CN107474003B - 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法 - Google Patents

一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107474003B
CN107474003B CN201710908854.3A CN201710908854A CN107474003B CN 107474003 B CN107474003 B CN 107474003B CN 201710908854 A CN201710908854 A CN 201710908854A CN 107474003 B CN107474003 B CN 107474003B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
solution
gamma
section
butyrolactone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710908854.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107474003A (zh
Inventor
陈光文
周峰
焦凤军
王克军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201710908854.3A priority Critical patent/CN107474003B/zh
Publication of CN107474003A publication Critical patent/CN107474003A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107474003B publication Critical patent/CN107474003B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D207/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D207/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D207/18—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D207/22—Heterocyclic compounds containing five-membered rings not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom with only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D207/24—Oxygen or sulfur atoms
    • C07D207/26—2-Pyrrolidones
    • C07D207/263—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms
    • C07D207/267—2-Pyrrolidones with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to other ring carbon atoms with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Pyrrole Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种连续合成N‑甲基吡咯烷酮和N‑乙基吡咯烷酮的方法，该方法在微反应器中进行，将γ‑丁内酯溶液和相应的烷基胺溶液连续地通过一个微反应器，合成N‑甲基吡咯烷酮和N‑乙基吡咯烷酮。其中，微反应器包括反应段和反应抑制段，以及反应混合物在反应段的停留时间为1～30分钟条件下进行，并且，其中所述的γ‑丁内酯溶液和相应的烷基胺溶液都以乙二醇为溶剂，反应混合物中烷基胺和γ‑丁内酯的摩尔配比为1.0～1.6，所述的γ‑丁内酯溶液浓度为0.5～2mol/L。本发明可将N‑甲基吡咯烷酮和N‑乙基吡咯烷酮的合成过程时间由原来的数小时缩短至30min之内，同时产品的收率达到90％以上。

Description

一种连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法
技术领域
本发明涉及一种连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，具体涉及一种利用微反应技术连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法。
背景技术
N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮是重要的有机化工溶剂和助剂，在石油化工、医药、化妆品、食品、涂料以及感光材料等诸多领域都有着非常重要的应用。其中，N-甲基吡咯烷酮/N-乙基吡咯烷酮作为有机溶剂由于具有出众的溶解能力、稳定的化学性质以及无腐蚀性等优势在化学工业生产中应用非常广泛。
US Pat.6248902以γ-丁内酯和甲胺在三级反应段中30.4～91.2barg压力下连续非催化合成N-甲基吡咯烷酮：a)第一级反应段操作温度150～220℃，停留时间5～30分钟；b)第二级反应段操作温度220～270℃，停留时间1～3小时；c)第三级反应段操作温度250～310℃，停留时间0.5～2小时。
US Pat.7994350以γ-丁内酯和乙胺1:1.08～1:2的反应摩尔配比在反应温度为320～420℃以及70～120bar的压力条件下非催化连续合成N-乙基吡咯烷酮；
US Pat.9090560通过微波辐射辅助合成丁二酰亚胺或相应的类似物，之后在加氢催化剂的作用下氢化获得N-甲基吡咯烷酮。
上述N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮合成技术存在反应温度高、反应压力大、反应周期长、安全风险高、催化剂成本高等问题。
发明内容
为了克服目前N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮制备工艺中存在的问题，本发明提供了一种连续非催化合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，不仅可以降低合成过程的反应温度和操作压力，同时大幅缩短N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的反应周期，而且工艺操作简单，过程便于调控，安全性高。
本发明具体步骤如下：
1)配制γ-丁内酯溶液：以乙二醇为溶剂配制浓度为0.5～2mol/L的γ-丁内酯溶液，备用；
2)配制烷基胺溶液：以乙二醇为溶剂配制0.5～3.2mol/L的烷基胺溶液，备用；
3)采用预先配制好的γ-丁内酯溶液和烷基胺溶液为原料，分别通过计量泵输送，并引入单向阀防止体系压力不稳导致的倒流，之后通过一个“T”型微混合器输入微反应器系统中。反应原料在T型微混合器混合均匀后在室温下反应一段时间，然后进入微反应器反应段(控温区)，反应段采用空气浴控温来提供反应过程中所需要的反应热，控制反应体系达到稳定的操作温度，微反应器系统后段即反应抑制段，采用冰水浴移除反应体系中的热量来抑制反应继续进行，同时在尾端收集样品；
4)对样品进行后处理，利用气相色谱法外标定量分析样品中目标产物的含量。
所述步骤3)反应液中γ-丁内酯与烷基胺的摩尔比固定为1:1～1:1.6，优选为1:1.2～1:1.4。物料在微反应器中的停留时间在1～30分钟，优选为10～30分钟。反应温度为240～300℃，优选为280～290℃；所述体系的操作压力为1.7～5.2MPa，优选为5.0～5.2MPa。
本发明采用乙二醇配制低浓度的烷基胺溶液与γ-丁内酯溶液在微反应器内连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮，合成反应时间低于30分钟，N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的收率达到90％以上，相比于现有技术，过程效率获得显著提高。
附图说明
图1为合成N-甲基吡咯烷酮/N-乙基吡咯烷酮的工艺流程图：其中，1-γ-丁内酯溶液，2-烷基胺溶液，3，4-计量泵，5，6-单向阀，7-T型微混合器，8-空气浴控温区，9-冷却区，10-背压阀，11-样品瓶。
具体实施方式
实施例1：
以乙二醇为溶剂配制1.25Mγ-丁内酯溶液1和1.5M甲胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为90.2％。
实施例2：
以乙二醇为溶剂配制1.25Mγ-丁内酯溶液1和1.5M乙胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为83.7％。
实施例3：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.8M甲胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为94.2％。
实施例4：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.8M乙胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为90.3％。
实施例5：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M甲胺溶液2，两股物料分别以0.05ml/min和0.05ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为26.6min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为85秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为94.7％。
实施例6：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M乙胺溶液2，两股物料分别以0.05ml/min和0.05ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为26.6min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为85秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为93.9％。
比较例7：
以乙二醇为溶剂配制0.5Mγ-丁内酯溶液1和0.6M甲胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在280℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为77.5％。
比较例8：
以乙二醇为溶剂配制0.5Mγ-丁内酯溶液1和0.6M乙胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在280℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为71.1％。
比较例9：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M甲胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在240℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为46.3％。
比较例10：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M乙胺溶液2，两股物料分别以0.1ml/min和0.1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在240℃，两股物料在控温区的反应停留时间为13.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为42秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为46.4％。
比较例11：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M甲胺溶液2，两股物料分别以1ml/min和1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为1.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为4秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NMP的外标曲线计算得NMP的收率为45.2％。
比较例12：
以乙二醇为溶剂配制2Mγ-丁内酯溶液1和2.4M乙胺溶液2，两股物料分别以1ml/min和1ml/min的流量通过计量泵3和计量泵4经过单向阀5和6输送至微混合器7后进入微反应器系统中在常温下开始反应，之后反应液进入空气浴控温区8，控温区的温度控制在290℃，两股物料在控温区的反应停留时间为1.3min，反应后的物料进入冷却区9，利用冷流体换热来抑制反应，反应抑制段的停留时间为4秒，通过背压阀10来控制体系的压力稳定在5.2MPa，反应产物在微反应器系统出口处被收集，将收集到的样品11经过处理后通过气相色谱分析并结合NEP的外标曲线计算得NEP的收率为43.7％。

Claims (4)

1.一种连续合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，将配制的γ-丁内酯溶液和相应的烷基胺溶液连续地通过一个微反应器，于微反应器通道内进行反应和换热来制备N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮产物，其特征在于：
所述微反应器为毛细管式微反应器，包括反应段和反应抑制段，反应段温度280~300℃；反应抑制段温度0~5 oC；反应物料于反应段接触反应后流入反应抑制段；
反应在1.7~5.2 MPa下进行；
其中以乙二醇为溶剂分别配制γ-丁内酯溶液和烷基胺溶液，所述的烷基胺包括甲胺和乙胺中的一种或二种;反应物料在微反应器中反应段进行反应的停留时间为10~ 30分钟。
2.根据权利要求1所述的合成N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮的方法，其特征在于：γ-丁内酯溶液的摩尔浓度为0.5~2 mol/L，烷基胺溶液的摩尔浓度为0.5~3.2 mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应物料在微反应器中反应抑制段的停留时间为3 ~85秒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应液中γ-丁内酯和烷基胺的反应摩尔配比为1:1~1:1.6。
CN201710908854.3A 2017-09-29 2017-09-29 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法 Active CN107474003B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710908854.3A CN107474003B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710908854.3A CN107474003B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107474003A CN107474003A (zh) 2017-12-15
CN107474003B true CN107474003B (zh) 2021-03-05

Family

ID=60604670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710908854.3A Active CN107474003B (zh) 2017-09-29 2017-09-29 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107474003B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108295782B (zh) * 2018-03-21 2020-06-23 青岛科技大学 一种微通道反应器及在该微通道反应器内三种乙酰化反应的方法
CN110183370B (zh) * 2019-06-28 2022-04-29 迈奇化学股份有限公司 一种n-乙基吡咯烷酮的工业生产方法
CN110963964B (zh) * 2019-12-18 2023-08-15 湖南华腾医药有限公司 吡罗克酮的连续化合成方法
CN110903229B (zh) * 2019-12-19 2021-08-31 清华大学 N-乙烯基吡咯烷酮的合成方法
CN113527169A (zh) * 2021-08-27 2021-10-22 河北工业大学 一种连续化管式反应器制备吡咯烷酮及其衍生物的方法
CN113548996B (zh) * 2021-08-27 2023-06-16 江西盛源新材料有限公司 一种n-乙基吡咯烷酮的合成工艺
CN113979910B (zh) * 2021-11-08 2023-06-27 中国天辰工程有限公司 一种n-甲基吡咯烷酮的连续制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2452503A (en) * 2007-09-05 2009-03-11 Graham Sandsford Apparatus and method for the use of HOF.RCN as an oxidant in a microreactor
CN106278983A (zh) * 2015-06-05 2017-01-04 中国石化仪征化纤有限责任公司 一种n-甲基吡咯烷酮连续化制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"微反应器在化学化工领域中的应用";刘兆利 等;《化工进展》;20160105;第35卷(第1期);第12-13页 *
"微反应器研究最新进展";骆广生 等;《现代化工》;20090520;第29卷(第5期);第27-28页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107474003A (zh) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107474003B (zh) 一种连续合成n-甲基吡咯烷酮和n-乙基吡咯烷酮的方法
Roberge et al. Microreactor technology: a revolution for the fine chemical and pharmaceutical industries?
CN104478701A (zh) 连续流微通道反应器中醇酮油硝酸氧化合成己二酸的方法
CN106117128A (zh) 一种微通道反应器连续制备吡啶酮氯加成物的方法
CN107501050A (zh) 一种采用微通道反应器制备苯酚的方法
CN109232218B (zh) 一种微反应器内安息香氧化制备苯偶酰的方法
CN109180437A (zh) 管式连续流反应器中过氧化氢异丙苯分解制备苯酚的方法
Ueno et al. Catalytic flow hydrogenation of aromatic nitro compounds using polysilane-supported palladium
CN109836334B (zh) 一种连续制备环丙胺的方法
CN111056934A (zh) 一种微反应器内制备α-羟基酮光引发剂的方法
CN110511157A (zh) 一种利用微通道反应技术制备三氟乙酰胺的方法
CN109796411B (zh) 采用微通道反应器制备4,5-二硝基咪唑的方法
CN109438283B (zh) 一种β-氨基丙腈的合成方法及装置
CN109293515A (zh) 一种采用微通道反应器合成酮麝香的新工艺
CN115028547B (zh) 一种邻氨基苯甲酰胺的微通道化学合成方法
CN110746326A (zh) 一种连续化生产羟乙基磺酸的方法
JP5146928B2 (ja) クライゼン転位化合物の製造方法とその合成装置
CN109369498B (zh) 一种微反应器连续合成4-溴-2-对氯苯基-5-三氟甲基吡咯-3-腈的方法
CN113527126B (zh) 一种连续流微通道反应器合成3-硝基-4-甲氧基乙酰苯胺的方法
CN110963964B (zh) 吡罗克酮的连续化合成方法
CN113548996B (zh) 一种n-乙基吡咯烷酮的合成工艺
CN114984878A (zh) 一种过氧乙酸的微反应连续合成方法及装置
Ichitsuka et al. A continuous flow process for biaryls based on sequential Suzuki–Miyaura coupling and supercritical carbon dioxide extraction
CN113548995A (zh) 一种α-吡咯烷酮的制备方法
CN113603575A (zh) 一种4,4-二甲氧基-2-丁酮的合成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant