極化態的y丁內酯(l)被氨分子攻擊后形成酰胺(),()迅速脫水及閉環后生成2-吡咯烷酮.分子篩骨架陽離子周圍靜電場越強,y-丁內酯環上炭基的極化程度就越大,也就越容易被NH,攻擊.2．順酐、加氫胺化法[3由于y丁內酯價格較高,因此由順酐直接合成2-吡咯烷酮具有重要意義.將順酐與氨水按一定配比混合后進行催化加氫,即可生成2-吡咯烷酮.順酐與氨水的混合實質上是一個快速進行的酸堿中和過程,中和的產物再進行催化加氫,這種方法比起順酐先加氦成y丁內酯,
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MSi,x,Oa催化劑可采用下列常規方法來制備.(1）將堿(堿土)金屬鹽及硅源溶解或懸浮于水中,加熱攪拌該混合物使之濃縮至干,然后經干燥﹑焙燒即可.(2）先將堿金屬或堿土金屬化合物溶解于水中,然后用該溶液浸漬模制氧化硅,然后蒸發至干,經干燥﹑焙燒而得.(3）先將堿金屬或堿土金屬化合物溶解于水中,然后加入硅酸鹽或有機硅酸鹽,再進行混合、濃縮、干燥﹑焙燒而得.(4〉先通過離子交換法將堿金屬或堿土金屬引入分子篩骨架,然后經干燥、焙燒而得.在催化劑制備過程中,
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本體聚合可以通過加熱NVP或者加入引發劑引發NVP單體發生本體聚合．聚合過程為放熱過程,反應放出的熱量不容易擴散,引起反應體系的溫度急劇上升,得到熔融狀態的PVP.將反應體系冷卻到室溫后,粉碎即可得到具有很強吸濕性的PVP粉末.C.E.Schildknecht曾經研究過NVP本體聚合制PVP的聚合動力學．當引發劑為0.1%的濃氨水和0.2%的過氧化氫時,得到如下聚合反應速率表達式:,=K[HO]'[NH,]'[NVP]3式中,r為聚合反應速率;K為聚合反應速率常數.V.A.Agasardyan等人采用偶氮
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而在傳統的Reppe工藝或采用聚氧化烯類助催化劑時,都必須采用減壓蒸餾法移去生成的水,否則將導致NVP收率低于50%.③此類助催化劑不僅能加快反應速度,提高轉化率,而且能抑制聚合副反應的發生,增大選擇性.產物分析表明NVP是僅有的產物,沒有聚合副產物生成.助催化劑能夠對鉀鹽主催化劑提供立體保護,使水分子難以靠近鉀鹽催化劑,因而不會引起2-吡咯烷酮的開環副反應發生.由于無聚合副產物生成,故只需要一個蒸餾塔將產物NVP與未反應的2-吡咯烷酮加以分離,這有利于簡化生產工藝、降低設備投資.
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再經高壓液相氨化或氣相催化胺化合成2-吡咯烷酮這種方法要簡單易行.德國專利IDE-A-2200600采用負載鈀催化劑在275℃,120bar的溫度和壓力下對順酐與氨水的混合溶液加氫,得到了收率為78%的2-吡咯烷酮.其他常用的加氫催化劑如負載型鎳﹑鉑催化劑或骨架鎳都可用于順酐/氨水混合物系的催化加氫反應.美國專利US5,101,045公開了-種由多種金屬組成的復合催化劑Co(52.7%)--Cu(15.3%)-Mn(5.1%)-Mo(2.1%)-P(1.1%)-Na(0.1%),
了解詳情然而,從.工業化生產的角度,如經濟上技術上的可行性、產品的分離和提純難易程度等來看,目前還沒有十分理想的脫水催化劑.大多數催化劑存在活性、選擇性低的問題，使得產物分離和提純較為困難.例如采用活性三氧化二鋁為羥乙基吡咯烷酮的脫水催化劑時,大轉化率僅為31.7%,產物NVP選擇性為62.8%,而聚合副產物的選擇性高達22.8%.在其他金屬氧化物類催化劑中,效果好的是ZrO。
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反應是用連續流動催化反應床進行的,壓力為常壓，收率達90%以上.美國專利5101045報道用Co,Cu,Mn等混合氧化物(活化后)作為催化劑在250℃及20MPa的高壓下與甲胺反應直接合成N-甲基吡咯烷酮,產率達80%以上.順酐一步法合成N-甲基吡咯烷酮源于y丁內酯是由順酐經部分催化加氫制備的,美國ISP公司建立了--套年產10000ty-丁內酯的生產線,就是以順酐為原料的.事實上,合成NVP的很多方法都是以y-丁內酯為起始原料或中間產物.例如,乙炔法中y-丁內酯是-種重要的中間物,
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可以得到不同的產物.在NVP的聚合研究中,人們總是關心聚合工藝條件(引發劑.聚合方式、聚合溫度﹑聚合時間等)對聚合產物結構和分子量的影響.因為PVP的分子量不同,即K值不同,其性能與應用也不同(詳見本書PVP的應用一章)．在NVP的共聚物及交聯聚合物中,共聚物(及交聯聚合物)的組成和結構將決定共聚物的性能和應用．故本章將著重對論聚合工藝條件對聚合產物的影響.NVP單體極容易發生聚合(均聚)反應．
了解詳情直接脫水法可避免上述缺點,簡化操作，但脫水反應較難進行,需開發高效脫水催化劑,傳統的脫水催化劑都不適用于羥乙基吡咯烷酮分子內脫水反應.總的來看,MSi,XO類催化劑普遍具有如下優點:(1)反應過程中催化劑表面積炭量較少.(2）催化劑穩定性良好,長時間連續反應而活性無明顯降低.(3）催化劑易使用,方法簡單易行,可在催化反應原位進行.(4）能夠有效抑制羥乙基吡咯烷酮分解為2-吡咯烷酮和乙醛等副反應的發生,
了解詳情X(硼,鋁,磷)可采用其氧化物﹑氫氧化物、鹵化物﹑碳酸鹽﹑硝酸鹽﹑羧酸鹽、磷酸鹽.硫酸鹽等等.催化劑既可以單獨使用,也可以負載于載體氧化鋁、碳化硅等上使用,還可以與這些載體混合后使用.催化劑焙燒溫度一般在400~8o0℃,催化反應既可以采用固定床反應器以連續流動方式進行,也可以在流化床、移動床反應器中進行.以下是部分MSi,X.O催化劑的具體制備方法及反應評價結果(固定床反應器),為便于表示,在各催化劑表示式中均略去氧原子.
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