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我們探討了鹽酸作為鹵代劑的情況,研究結果表明,鹽酸作為羥乙基吡咯烷酮鹵代反應的鹵代劑具有其明顯的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢.鹽酸作為鹵代劑同樣是經(jīng)過兩步得到產(chǎn)物NVP,其中-步反應為:二步與SOCl。

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(xù)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.

作為鹵代劑時相同.鹽酸作為鹵代劑的實施過程與SOCl2作為鹵代劑時大致相同,只是在實施一步反應時有以下幾點值得注意:(1）不需要加入溶劑;(2)鹽酸過量約20%;(3)反應溫度為130℃左右,不需要冷卻;(4)由于副產(chǎn)物只有HO,所以不像SOCIl。作鹵代劑那樣需要副產(chǎn)物吸收裝置.由以上可知,用鹽酸作為鹵代劑進行NHP的鹵代反應時具有實施過程簡單﹑副產(chǎn)物少、后處理容易等優(yōu)點,只是反應時間稍長.值得-提的是,鹽酸作為鹵代劑時反應隨溫度的變化不顯著，而受反應時間和鹽酸用量的影響卻較大,對于由氯乙基吡咯烷酮制備NVP,前述是在KOH或者醇鈉的存在下加熱使發(fā)生消除反應脫去一分子HC1而達到制備NVP的目的.

反應是用連續(xù)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(chǎn)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(jīng)部分催化加氫制備的,美國ISP公司建立了--套年產(chǎn)10000ty-丁內酯的生產(chǎn)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(chǎn)物.例如,乙炔法中y-丁內酯是-種重要的中間物,

除上述方法外,也有以丙酮為溶劑,把氯乙基吡咯烷酮轉化為季胺鹽,然后用氧化銀處理季胺鹽的甲醇溶液,再經(jīng)過蒸餾得到NVP,收率達82 % [5].對于以上所討論的PVP單體NVP的合成方法,除乙炔法比較成熟外,其他的方法,包括Y丁內酯法在內,都處在進一步的研究中,都有待于取得進--步的突破.

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反應在150~170℃,2MPa的條件下進行，產(chǎn)品NVP收率在70%~80%.在傳統(tǒng)的Reppe工藝中,從乙炔到Y-丁內酯需經(jīng)歷三步反應即醇解﹑加氫﹑脫氫,還需加入甲醛作為另一反應物.近年來隨著順酐生產(chǎn)技術的發(fā)展和成熟,y-丁內酯的生產(chǎn)工藝已得到明顯改進.例如采用苯或正丁烷為原料,通過催化氧化(V-P-O系催化劑)得順酐,順酐加氫即得到y(tǒng)-丁內酯.因此,在新開發(fā)的NVP合成技術中,大多是以Y-丁內酯為起始原料來進行的.

以Y-丁內酯-直接脫水法為例，理想的脫水催化劑的成功開發(fā)將是這---方法能否順利大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的關鍵.所以迄今為止乙炔法雖然有著不可克服的缺點,但仍然是世界上 PVP單體NVP的主要生產(chǎn)方法.目前研究得比較活躍的NVP合成方法是Y-丁內酯法,主要是直接脫水法脫水催化劑的開發(fā).另--方面,-些研究者致力于尋找更簡便、切實可行.

可以得到不同的產(chǎn)物.在NVP的聚合研究中,人們總是關心聚合工藝條件(引發(fā)劑.聚合方式、聚合溫度﹑聚合時間等)對聚合產(chǎn)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(lián)聚合物中,共聚物(及交聯(lián)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(chǎn)物的影響.NVP單體極容易發(fā)生聚合(均聚)反應．

該方法雖然工藝并不復雜,但需高壓設備,不適于大規(guī)模及連續(xù)生產(chǎn),因此人們又將研究目標轉移到氣相法連續(xù)催化反應合成2-吡咯烷酮上.y-Al,O作為y-丁內酯與NH氣相法胺化反應催化劑,在350℃反應條件下得到的2-吡咯烷酮收率較低,僅15%.后來有專利報道采用硅鋁化合物,如蒙脫石、NaX分子篩為催化劑,效果良好.其中以人工合成的Y型沸石具應用前景.y-丁內酯分子中的券基被沸石分子篩中骨架陽離子周圍的強靜電場極化成(Ⅰ),

更經(jīng)濟、成本更低的PVP單體合成方法.美國專利5 478 950[33報道用銅的亞鉻酸鹽和陽離子交換分子篩作催化劑,使順酐先進行部分催化加氫,然后接著與甲胺反應得到甲基吡咯烷酮,反應是用連續(xù)流動催化反應床進行的,壓力為常壓，收率達90%以上.

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而在傳統(tǒng)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(fā)生,增大選擇性.產(chǎn)物分析表明NVP是僅有的產(chǎn)物,沒有聚合副產(chǎn)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(huán)副反應發(fā)生.由于無聚合副產(chǎn)物生成,故只需要一個蒸餾塔將產(chǎn)物NVP與未反應的2-吡咯烷酮加以分離,這有利于簡化生產(chǎn)工藝、降低設備投資.