烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

正是由于直接脫水法需要較高的溫度(350~400℃),加之如前所述,難以找到.工業(yè)化生產理想的脫水催化劑,所以有人提出了間接脫水法合成NVP的路線.間接脫水法是使NHP分子內的羥基先被另一基團所取代生成一種中間產物,然后由這個中間產物發(fā)生反應生成NVP.

J.Ferguson等人對NVP在酸和鹽存在下的水解進行了比較的研究,得到了NVP水解速率與時間的關系曲線.顆粒大小對PVP堆密度有直接的影響,顆粒越大,顆粒間空隙越大,一定質量的PVP堆體積就越大,由式(2.4)容易看出,顆粒越大,導致PVP堆密度越小.PVP作為一種合成水溶性高分子化合物,具有水溶性高分子化合物的一般性質,如膠體保護作用、成膜性、黏接性、吸濕性、增溶性、凝聚作用以及與某些化合物的絡合能力等.

NVP的聚合反應適用于幾乎所有的聚合方式,從聚合反應的原料看,它不僅能自身發(fā)生均聚反應得到均聚PVP,還可與大多數(shù)含有不飽和官能團的單體共聚生成共聚PVP,也可以與含有雙官能團的交聯(lián)劑通過交聯(lián)聚合得到交聯(lián)PVP,習慣上,由NVP聚合而成的聚合物統(tǒng)稱為聚乙烯吡咯烷酮,簡稱PVP.從聚合反應體系來看,從本體聚合、溶液聚合到乳液聚合、懸浮聚合等聚合方式根據對聚合物的要求都可用于NVP的聚合.

顯然,取代NHP分子內經基的基團必須滿足---定的條件,即既容易取代NHP分子內的羥基,又要能比較容易地從中間產物分子中脫去.這樣,不經過NHP的直接催化脫水,而是通過另外一種中間產物在較溫和的條件下同樣達到由NHP分子脫水生成產物NVP的目的,同時達到較高的產物收率,所以被稱為間接脫水法.間接脫水法根據取代NHP分子內羥基基團的不同,又可分為鹵代法、乙酐法等.鹵代法是間接脫水法中被研究較好的主要方法,其方法要點是:用--種鹵代劑與NHP反應生成鹵代乙基吡咯烷酮,然后由鹵代乙基吡咯烷酮的熱反應得到產物NVP.

烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

另外,該反應是一個選擇性催化反應,生成產物的脫附是--個吸熱過程,體系放出的熱量增加,在加快產物1,4-丁二醇脫附的同時,也使得一部分1,4-丁烯二醇來不及進行進一步加氫就從催化劑上脫附下來進入產物中,總體是使產物中作為主要副產物的1,4-丁烯二醇比例增加,從而了生成1,4-丁二醇的選擇性.目前已有的乙炔法生產工藝丁炔二醇水溶液濃度在30%一40%之間。催化脫氫通常都需要加壓,丁炔二醇的催化加氫是通過以下過程實現(xiàn)的:將30%~40%的丁炔二醇水溶液與高壓H同時引入裝有Ni催化劑的高壓固定床反應器中,同時在反應器外壁加上換熱套,以移去反應過程放出的多余的熱量.

但是相容性有別于相溶性,例如PVP不溶于某些表面活性劑,不具有相溶性,但可與其他物質一起形成均一的乳狀物而用于化妝品中,所以與這樣的表面活性劑已具有相容性.PVP用于不同的用途時,對其使用時形態(tài)的要求也不同,如作為增稠劑或膠體保護劑,-般要求使用時要配制成均勻的溶液﹐作為染發(fā)劑,定發(fā)劑或的包衣i時.則要求能形成良好的無黏性的膜.加人某些天然或合成的高分子聚合物或者化合物可以有效地調節(jié)PVP膜的吸濕性和柔軟性而不影響膜的光澤度和透明度.

由此可見,不論是乙炔法還是y丁內酯法都存在自身的不足,所以目前仍然有大批科技工作者投身于NVP及其聚合物PVP的研究與生產工作中。y-丁內酯為原料合成NVP及PVP的研究開始于20世紀40年代,因為是以y-丁內酯為主要的起始原料,所以稱為y-丁內酯法.y-丁內酯法根據脫水方式的不同又分為直接脫水法和間接脫水法兩種方法,直接脫水法分兩步進行,一步為Y丁內酯與乙醇胺進行胺解反應生成α-羥乙基吡咯烷酮α-NHP,二步為α-NHP在脫水催化劑的存在下進行分子內脫水反應,脫去一分子水得到單體NVP.

在鹵代法中, 重要的是鹵代劑的選擇,不少研究工作證明,氯化亞飆(SOC1,)可作為鹵代劑129},用SOCI。先是羥乙基吡咯烷酮在溶劑苯中與SOCl,發(fā)生鹵代反應生成氯乙基吡咯烷酮,然后用KOH或甲醇鈉作催化劑脫去一分子氯化氫生成NVP,反應的實施過程如下:( 1 )NHP和苯按重量比1:0.5~0.8加人三頸燒瓶中,再把燒瓶置于加有冰塊的超級恒水浴中,邊攪拌,邊由滴液漏斗滴加入重量為NHPO.83倍的SOCl ,控制速度使體系溫度不大于35℃為宜(因為羥乙基吡咯烷酮與SOCl之間的反應為強放熱反應),滴加完畢后繼續(xù)攪拌4h,此時NHP的轉化率已達90%以上,將反應裝置接到SO。

烏蘭察布化工N-乙烯基吡咯烷酮

從NVP水解機理來看,NVP能否發(fā)生水解主要依賴于一步一系列過渡態(tài)是否可以形成,或者說NVP分子內異構化反應能否發(fā)生是NVP是否發(fā)生水解的關鍵。溶液中H*或者堿金屬陽離子的存在正好使NVP的分子內異構化得以實現(xiàn),所以NVP的水解得以進行.NVP的水解速率主要取決于二步,當K’存在時,會與一步生成的吡咯烷酮反應先生成吡咯烷酮鉀鹽,然后再與NVP進行加成反應.