第33卷第11期辽 宁 化 工V ol.33,N o.11 2004年11月Liaoning Chemical Industry N ovember,2004专
论与综述 N-甲基吡咯烷酮的最新研究进展 贾太轩1，姜雄华1，冯世宏2
(1.广西大学化学化工学院，广西南宁530004; 2.辽宁工学院材料与化学工程学院，辽宁锦州121001)
摘 要: N-甲基吡咯烷酮具有一系列优异的物理、化学性质，是一种应用非常广泛的有机溶剂。综述了N-甲基吡咯烷酮在合成及应用方面的最新研究进展。 关 键 词: N-甲基吡咯烷酮；合成；应用；研究进展
中图分类号: T Q251.3 文献标识码: A 文章编号: 10040935(2004)11064203
N-甲基吡咯烷酮(简称NMP)，属于氮杂环化合物，分子式为C5H9O，具有一系列优异的物理、化学性质。NMP沸点高、极性强、粘度低、溶解能力强、无腐蚀、毒性小、生物降解能力强、挥发度低、化学稳定性、热稳定性优良，广泛应用于石油化工、塑料工业、药品、农药、染料以及锂离子电池制造业等许多方面[1]。
1 N-甲基吡咯烷酮合成方法
顺德大部制1.1 γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成NMP
γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成NMP的工艺是E.S path等人在1936年开发的，德国BASF公司、美国G AF公司及日本三菱化成公司等相继建成的NMP生产装置都是采用此工艺，所不同的是原料γ-丁内酯生产路线不同。德国BASF公司、美国G AF公司采用1,4-丁二醇为原料生产γ-丁内酯；而日本三菱化成公司则采用顺酐高压加氢工艺路线生产γ-丁内酯[2]。目前，我国生产NMP的企业也是采用γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成NMP的工艺。
γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成NMP分两步进行。第一步在-15℃温度下,γ-丁内酯与甲胺氨解开环生成4-羟基-N-甲基丁酰胺；第二步反应温度250℃、压力5.88MPa下反应3h，生成物进而脱水生成NMP，再经浓缩、减压、脱水、蒸馏后得成品NMP，收率为90%。这两步反应可以采用釜式反应器间断进行，也可以采用管式反应器连续进行[3]。反应方程式为: CH2
CH2
O
CH2+NH2CH3
C O H O(CH2)3CONHCH3
H O(CH2)3CONHCH3
土地市场动态监测与监管系统CH2
CH2
N
CH3
CH2+H2O
C O
γ-丁内酯与甲胺无催化剂合成NMP工艺需要较高的温度、压力和较长的停留时间，这对设备的选用、过程的操作和控制都提出了较高的要求，从而增大了投资。
1.2 气相催化合成NMP
邱立勤等[4]开发了以固体酸MgO-SiO2为催化剂，以γ-丁内酯和甲胺为原料，常压下气相催化合成NMP的工艺。反应装置为自制的<30玻璃管式反应器，可用电阻丝进行加热，催化剂填充量为5g。γ-丁内酯与甲胺水溶液的混合物经微型计量泵控制，以液相形式进入反应器，氮气作为稀释用惰性气体，经微型气体计量计计量后进入反应器。反应器上下段均填充一定量的陶瓷材料，上段填充段足够长，作为预热段，以确保反应在气相状态下进行。反应后产品经冷凝收集，未冷凝的甲胺用盐酸水溶液吸收。当甲胺和γ-丁内酯的摩尔比为1.35、反应温度为260～270℃、
收稿日期: 2004209221
作者简介: 贾太轩(1967-)，男，硕士研究生。
反应时间为2h时,NMP的收率可达94%。
气相催化合成NMP反应可在常压下进行，反应时间也有所缩短，对设备的要求大为降低，能耗更是大大减少，具有很好的开发价值。
1.3 电解合成NMP
闫昭君[5]以N-甲基丁二酰胺为原料，为萃取剂,20%(mass)的硫酸为介质，经过欲处理的铅为电极，在隔膜电解槽中电解合成了NMP。电解合成NMP的过程为：在阴极池中加入20%硫酸液，加入
原料N甲基丁二酰亚胺(白结晶)，在阳极筒中倒入20%硫酸液，使阴阳两极液面高度基本相同。通入冷凝水，外加冰水浴，保持一定的反应温度。开动磁子搅拌器，将阳极板接上直流稳压电源，通以0.03A/cm2的电流进行电解2h。将电解液倒入分液漏斗中，用等体积的萃取3次，充分静止后分离。将滤液在常压下蒸馏，基本蒸出溶剂后改为减压蒸馏。NMP的产率可达70%以上，产品纯度可达97%以上。
N-甲基丁二酰胺电解合成NMP的反应实质是电极表面的催化反应，电解池的负极发生还原反应生成原子氢:
H++e H
再由原子氢还原有机化合物。化学反应式为:
N O O CH3
+4e+4H
Pb阴极
N
O
CH3
以N-甲基丁二酰胺为原料电解合成NMP，工艺简单，操作方便，反应条件易于控制，是一种很有前途的方法。
2 NMP的应用
2.1 萃取剂
由于NMP是一种溶解能力极强的溶剂，广泛用作萃取剂，可用于回收天然气、轻质石脑油裂解的生成气中含有乙炔，可使乙炔纯度提高到99.7 %；可用于回收石脑油高温裂解制取乙烯副产品C4馏分中含有的丁二烯及,C5馏分中含有的异戊二烯，纯度可达99%；还用于从裂解气油、石油或煤焦油的苯馏分中回收芳烃，其回收率约达96%～99.6%[6]。2.2 尾气的吸收气体精制
聚氯乙烯尾气中含有相当数量的氯乙烯，会造成环境污染，浪费资源，可利用NMP吸收聚氯乙烯尾气中氯乙烯，效果甚佳。NMP还可用于吸附合成气、天然气中酸性气体(如C O2、H2S等)，使气体净化，达到精制的目的。
石油炼制过程中，减压分馏370～550℃润滑油中含有芳烃，影响润滑油粘度指数。传统采用苯酚和糠醛为原料萃取其芳烃。由于NMP具有比苯酚和糠醛溶解能力强、选择性高的优点，可代替苯酚和糠醛用于润滑油的精练。杨火昆远[7]用NMP、苯酚和糠醛对大庆馏分润滑油进行了精制实验。结果表明:NMP溶解能力和选择性均优于苯酚和糠醛；收率比苯酚高5%左右，与糠醛相当；溶剂比比苯酚地9%，比糠醛低14%;NMP精制油还具有较好的抗氧化性。李志东[8]、陈英[9]等也以NMP为溶剂分别对兰州炼油化工总厂减二线馏分油、伊朗减三线未脱蜡润滑油馏分进行了精制，并对精制的工艺条件进行了优化优化。
用NMP精制润滑油，操作安全，损耗少，产品性能好，具有良好的应用前景。
2.4 聚合物及聚合反应的溶剂
NMP可作为树脂加工溶剂，制造乙烯基类涂料、地板漆、清漆及复合涂料。NMP还可作为聚合反应的溶剂，如以NMP作为溶剂合成聚苯硫醚和聚酰亚胺。
聚苯硫醚(PPS)是一种新型的高分子工程塑料，具有优异的耐热性、阻燃性、绝缘性，其强度和硬度均较高，制品的尺寸稳定性好，可用多种成型方法进行加工，而且可精密成型，用途十分广泛。陈明尧等[10]在催化剂NaC O3的作用下，用对二氯苯(P-DC B)和脱水后的硫化钠在NMP溶剂中在230℃左右、在常压下反应8h，合成了聚苯硫醚。
聚酰亚胺是一类以酰亚胺环为特征结构的聚合物。这类高聚物具有突出的耐热性、优良的机械性能、电学性能及稳定性能等。其各类制品如薄膜、粘合剂、涂料、层压板和模塑料等已广泛应用于航空航天、电子电工、汽车、精密仪器等诸多领域。用苯羧酸二酐与二胺反应生成聚酰胺类化合物后，在NMP溶剂中低于50℃反应条件下进行环化反应可制得聚酰亚胺。
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第33卷第11期 贾太轩，等:N-甲基吡咯烷酮的最新研究进展
2.5 中温段热管工质
甘氨胆酸目前中温段热管工质很少，现在使用的导热姆—A 有毒且在高温下易分解；萘凝结换热系数太低。因此探询一种无毒、化学性质稳定且传热性能较好的中温段热管工质对于工业上广泛存在的400～600℃的排烟余热的回收具有十分重要的意义。童明伟等[11]对以NMP 为工质的两相闭式热虹吸管传热特性进行了实验研究，结果表明NMP 的综合传热性能优于萘，且在220～350℃的工作温度范围内，其相应的工作压力仅为0.3～2.5MPa ，是一种合适的中温段热管工质。2.6 合成的电荷转移化合物
激光科学的发展对非线性光学材料提出了更
高的要求，新型非线性光学材料的合成成为人们关注的焦点。牛景扬等[12]由NMP 和H 3PM o x W 12-
x O 40・n H 2O 合成了一系列电荷转移化合物,
并对其非线性光学性质进行了表征。结果表明，该系列化合物固体中阴离子和阳离子间存在强的
相互作用，化合物在光照下发生分子内电荷转移，导致阳离子氧化和阴离子还原，阴离子还原处于单电子阶段；随化合物分子内钨取代数增多，化合物倍频效应增强，三阶非线性系数增大。有望成为新型非线性光学材料。2.7 其 他
NM 可作为清洗剂，用于清洗精密机械及光学仪器的超声波清洗，还可用于锂离子电池制造业、药品、农药、染料、涂料等精细化学品生产中。
3 结 语
NMP 是一种性能优良、应用非常广泛的有机
溶剂。伴随科技的发展日新月异,NMP 的合成技
术将不断提高，成本会断降低,NMP 将会有更为广阔的发展前景。
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R esearch Development on N -Methy -Pyrrolidone
JIA Tai 2xuan 1,JIANG Xiong 2hua 2,FENG Shi 2hong 2
(1.C ollage of chemistry and chemical engineering ,G uangxi University ,Nanning 530004,China ;
2.C ollege of Material and Chemical Engineering ,Liaoning Institute of T echnology ,Jinzhou 121001,China
)Abstract :N -Methy -Pyrrolidone has many superior characteristics of physics and chemistry.It was used widely as an organic s olvent.In this paper ,the research development on synthesis and application of N -Methy -Pyrrolidone was introduced.K ey w ords :N -Methy -Pyrrolidone ;Synthesis ;Application ;Research development
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