反應(a)實際上就是主催化劑2-吡咯烷酮堿金屬鹽(A)的制備過程,A分子中的N與K”分離后乙炔分子迅速進入到陰離子N附近并與其結合形成中間態(B).(B)與另一分子反應物2-吡咯烷酮反應生成NVP和另一分子(A),如此循環,反應連續不斷進行下去.反應式(b>中,(A)分子正負電荷N與K分離的難易程度決定著NVP生成反應的難易程度.作為助催化劑的聚氧化烯類化合物,其聚氧化烯鏈能夠包圍(A)分子中的堿金屬離子,促進正負電荷N與KR的分離,
了解詳情采用強堿催化劑如KOH催化2-吡咯烷酮與乙炔的乙烯化反應.但該方法的缺陷十分顯著,即反應過程中生成的不揮發性聚合副產物的量較大,不僅導致目標產物NVP收率的降低,而且使NVP的分離和提純復雜化.因此,工業生產中--般都采取比較溫和的反應條件,通過降低2-吡咯烷酮轉化率的方式來控制聚合副反應的發生,但很多情況下,收效甚微.為了提高NVP收率,加入一種或多種助催化劑往往具有顯著效果.
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該反應所用催化劑仍是堿金屬或堿金屬氫氧化物.典型的實驗步驟如下:取0.4g氫氧化鉀溶于170g(2mol)2-吡咯烷酮中,加熱攪拌并通過減壓蒸餾不斷移去生成的水,得到混合物A冷卻待用.在一個裝有攪拌器﹑溫度計、回流冷凝管﹑滴液漏斗的四口燒瓶中加入172g(2mol)乙酸乙烯酯,然后在攪拌狀態下滴加A混合液，30min內滴完.通過冷卻及滴加過程中反應物系溫度保持在10℃以下.加完后升溫至80℃,并進行減壓蒸餾(壓力6.6×10~3MPa,隨后逐漸升溫并降低反應器內壓,直到溫度為100℃時內壓達1.3×10+
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該方法雖然工藝并不復雜,但需高壓設備,不適于大規模及連續生產,因此人們又將研究目標轉移到氣相法連續催化反應合成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),
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在2-吡咯烷酮乙烯化反應中加入分子量低于1000的羥端基聚醚或C以上的線性二元醇,易使主催化劑2-吡咯烷酮鉀鹽被羥端基聚醚或線性二元醇包圍,助催化劑中的羥基基團與主催化劑2-吡咯烷酮鉀鹽之間的相互作用有利于提高鉀鹽催化劑的活性，加快反應速度.這些助催化劑有如下優點:①助催化劑加入量較少,一般為總物料量的0.5%~3%(重量比)(主催化劑加入量也在0.5%~3%之間.)
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在65~90℃下常壓蒸餾出溶劑苯,在0.09MPa真空度下減壓蒸餾出產物NVP,未反應的氯乙基吡咯烷酮返回再進行反應.作者的大量研究結果表明,使用醇鈉(甲醇鈉、乙醇鈉等)作為氯乙基吡咯烷酮消除反應的催化劑效果明顯比使用KOH效果好,而且醇鈉的用量遠遠小于KOH,這可能是因為KOH與氯乙基吡咯烷酮反應除生成KCl,還有副產物H,O,不利于反應的順利進行.而使用醇鈉時生成的副產物醇對反應影響比HO小,一是因為產生醇的量比HO少,
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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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到目前為止,Reppe法仍是NVP生產的主要方法.由于Reppe具有反應步驟多、流程長,條件苛刻、副產物多、收率低、操作危險性大等缺陷,長期以來人們對Reppe法的改進研究從未間斷,研究的焦點集中在合成途徑的改變和新型催化體系的開發上..隨著NVP合成催化技術的不斷發展和進步,PVP的生產規模和應用領域將會日益擴大.反應(4.1)采用乙炔銅為催化劑,10%~30%的甲醛溶液與乙炔在90~100℃,0.5~2MPa條件下發生醇解反應生成乙炔二醇.
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在制備2-吡咯烷酮的鉀鹽時,必須將生成的水連續排出,水的存在對鉀鹽催化劑的活性有較大的負面影響,導致轉化率降低.(2）羥端基聚醚和線性二元醇類助催化劑l5]在采用2-吡咯烷酮的堿金屬鹽催化2-吡咯烷酮乙烯化合成NVP時,分子量低于1000的羥端基聚醚和C以上的線性二元醇具有良好的助催化作用,采用這種助催化劑在100~200℃,7.5~30atm條件下反應3~20h,NVP收率可高達90%以上,并且沒有聚合副產物生成.
了解詳情催化劑,它能使羥乙基吡咯烷酮轉化率達到88.6%,NVP選擇性高達92.6%,a-吡咯烷酮選擇性為5.6%(日本專利報道結果).評價一種催化劑性能優劣時,除了考察活性、選擇性、穩定性之外,重復性也不容忽視.遺憾的是當我們采用ZrO。催化羥乙基吡咯烷酮脫水時,在與日本專利相同的反應條件下反應轉化率雖然達到84.7%,但NVP選擇性僅為71.0%,與日本專利報道數據相差較大.除上述金屬氧化物及固體酸催化劑外,
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