杨艳红
中盐安徽红四方股份有限公司 安徽肥东 231602
摘要：聚乙烯吡咯烷酮在医药领域、食物饮品、颜料染料等多个行业领域当中均有应用，是重要的原料资源，而聚乙烯吡咯烷酮是由其单体通过特定的反应环境与条件运行下，而聚合生成的高分子化学物品，具有精细化的特征。基于此，本文将对聚乙烯吡咯烷酮单体的各项合成工艺运行进行具体分析。
关键词：聚乙烯吡咯烷酮；单体；合成工艺
引言：聚乙烯吡咯烷酮是一种高分子化合物，其具备较好的水溶性，形态属于非离子型，需要由其单体通过相应的合成工艺来聚合，形成的化合物毒性非常低，化学性能非常稳定性强，能够快速成膜，具备良好的保护作用，在各个应用领域当中被当做辅料和添加剂。聚乙烯吡咯烷酮单体也是化工领域的有机合成原料，对其合成工艺进行研究具有现实意义。
一、聚乙烯吡咯烷酮单体基本特征
聚乙烯吡咯烷酮单体在现代化工合成领域当中应用非常广泛，属于有机合成原料类型，该单体的溶解性能非常优良，与水溶液进行相溶时，能够达到完全融合的状态，因而是极性有机溶液剂的一种，并且本身在正常环境条件下能够长期保持良好的稳定状态。不具备腐蚀性能，在空气环境当中挥发的速率非常微小，可以用作涂料、木材、油墨以及一些试剂制作的添加剂成分，单体物质作为添加剂应用之后，能够发挥固化能效，让添加制作的物质更加粘稠。聚乙烯吡咯烷酮单体能够与其他化学物质进行相应的组合凝聚，以增强组合生成物质的亲水性，在化工合成领域当中，在聚乙烯吡咯烷酮合成当中应用最为广泛。
二、乙炔合成法分析
乙炔合成方法应用的起源最早，应用的成熟度最高，在现代聚乙烯吡咯烷酮单体合成当中依然保持着广泛的应用度，在聚乙烯吡咯烷酮合成期间这种方法也是首选。这种合成方法是将乙炔和甲醛作为合成原料，经过多道化学合成反应工序，最终能够生成聚乙烯吡咯烷酮物质。第一步，是将乙炔与甲醛进行加成反应，化学反应的温度条件控制在90度以上但不超过110度，反应压力条件控制在0.5MPa之上，但是最高不超过2MPa，将乙炔铜加入加成反应当中起到催化作用，甲醛的质量分数控制在10%以上以及30%之内，最终能够反应得到1，4－丁炔二醇物质。
第二步，是将反应得到的物质与氢进行催化反应，催化反应的方式具有多样化的特点，分别为：（1）将镍催化剂以悬浮的方式加入到丁炔二醇的水溶液当中，然后创设高压的反应条件环境，将氢气利用高压进行通入，实现催化反应，催化完全之后将催化剂进行过滤分离。（2）先准备固定床反应器，将反应原料进行气化反应，然后再与催化剂床层进行接触，保持接触一段时间后就可以实现催化反应。（3）将加氢反应分成两段进行，第一段应用悬浮窗反应器，将温度与压力都设置成较低的状态，第二段应用固定床进行再一次加氢处理，在反应器当中加入镍铜（Ni-Cu）催化剂，将反应温度控制在120度以上，但是不能超过140度，氢气的压力要大于5MPa并小于11MPa，经过两段反应之后，能够回收90%以上的1，4－丁炔二醇[1]。
第三步，将得到的1，4－丁炔二醇进行脱氢反应，将铜粉末作为催化剂，放入固定床反应器当中进行催化脱离反应，将化学反应温度控制在大于200度和小于250度之间，压力保持正常标准状态，最终经过反应得到γ－丁内酯物质，其反应完成之后得到的物质选择性能够达到93%的水平。
第四步，进行γ－丁内酯氨解反应处理，将γ－丁内酯与氨气之间物质的量比设置成1:1.1-1.2，在，高压釜内保持搅拌，将反应过程中的温度控制在230度水平，而反应时间最少要达到17个小时，最长的情况下反应时间达到20个小时就足够。
第五步也就是合成的最后一步，将吡咯烷酮炔进行加成反应生成N－乙烯基吡咯烷酮。需要将氢氧化钾作为催化剂，然后加入一些冠醚来强化催化剂的催化性能，吡咯烷酮会与氢氧化钾发生催化反应，生成吡咯烷酮钾盐物质，之后会与乙炔之间发生化学反应，最终获得N－乙烯基吡咯烷酮。在最后一步化学合成反应当中，温度至少要达到130度，最高温度不能超过150度，乙炔与氮气的含量要保持一致，最终反应得到物质的选择性能够达到90%水平。
这种合成方法总体来说，反应条件为高温和高压的状态，存在爆炸的概率，整体合成工艺流程比较多，但是操作和原料比较简单，工艺运行成熟，成本比较低。
三、γ－丁内酯合成法分析
这种合成方法是将乙醇胺和γ－丁内酯作为合成原料，先进行胺解反应能够获得羟乙基吡咯烷酮合成物，其中会应用具备催化活性特征的阳离子交换的Y型分子包括镁、钾和钙等，合成反应期间将温度控制在220度水平，合成转化率能够达到90%水平，选择性为50%。之后需要将羟乙基吡咯烷酮进行脱水反应，最终获得N－乙烯基吡咯烷酮，脱水的方法可以应用直接和间接两种。
其中直接脱水法的应用，需要将羟乙基吡咯烷酮与相应的催化剂进行融合反应，催化作用下能够直接实现脱水，生成N－乙烯基吡咯烷酮。这一脱水反应当中需要对催化剂进行合理的选择，要求应用的催化剂活性水平要比较高，催化剂的使用时长要充足，选择性要优良，这样才能保证反应收率达到良好水准。
间接脱水法的应用，需要先让羟乙基吡咯烷酮分子内的羟基被另一基团取代生成一种中间产物，然后由这个中间产物发生消除反应，从而得到N－乙烯基吡咯烷酮[2]。间接脱水法比较常用的取代法是卤代法，其是应用盐酸与氯化亚砜等类型的氯代剂，这种方法应用能够有效的提升反应回收率，但是由于卤代剂应用量比较多，产后处理比价困难，还没有完全实现成熟的状态，还处于继续研究的状态。
四、吡咯烷酮合成法
这种是先对吡咯烷酮进行加成反应处理，之后经过加热将其中一个分子进行消除，最终实现合成聚乙烯吡咯烷酮。吡咯烷酮物质与乙烯基化合物之间通过催化剂的催化处理能够实现加成反应，在通过加热就能够让加成获得的物质产生消除反应，将羧酸分子、醇分子、水分子等进行有效的消除，最终获得合成的聚乙烯吡咯烷酮。合成反应的过程中，分离提纯需要经过的流程比较多，难度比较大，因而在实际合成当中并不常用。
结束语：本文介绍了多种聚乙烯吡咯烷酮单体合成工艺，总体来说乙炔合成法应用最广泛，工艺流程比较完整，达到了成熟的标准，能够满足现代大规模合成的要求，合成反应期间的条件需要创设成高温高压的状态，因而对于合成设备运行质量与安全性能的要求比较高，防止爆炸危险发生。而γ－丁内酯合成法当中直接脱水法应用的效果比较优良，但催化剂还需要进行改良。
参考文献：
[1]詹世平,刘思啸,王景昌,等.聚乙烯吡咯烷酮用于药物递送载体材料的研究进展[J].功能材料,2021,52(01):1033-1038.
[2]唐翠萍,周雪冰,梁德青.X射线衍射分析聚乙烯吡咯烷酮对水合物分解过程的影响[J].化工学报,2021,72(02):1125-1131.