[发明专利]一种乙烯基己内酰胺的制备方法

说明书

本发明公开了一种乙烯基己内酰胺的制备方法，属于化工生产技术领域。基于亲核加成反应原理，采用一锅法，以碱金属盐或碱金属氢氧化物为催化剂，以乙炔和己内酰胺为原料低压合成乙烯基己内酰胺；再通过极性溶剂重结晶及真空蒸馏方式，得到不同纯度乙烯基己内酰胺。本发明提供的一种乙烯基己内酰胺的制备方法，工艺简单，操作简便，反应条件温和可控，有效解决了体系内水分存在所带来的催化剂分解失活之问题，避免了副反应发生，提高了反应转化率及产品收率，降低了生产成本，避免了有机溶剂对环境的污染，且得到结晶体及液体两种不同外观形式及纯度的产品，更利于包装、使用。

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，涉及一种乙烯基己内酰胺的制备方法，具体涉及一种乙烯基己内酰胺的制备方法及所得到不同形态的晶体产物。

背景技术

乙烯基己内酰胺(N-Vinyl Caprolactam)，CAS:2235-00-9，中文名称又叫N-乙烯基己内酰胺、1-乙烯基六氢-2H-Y庚因-2-酮等。英文名称又叫vinyl caprolactam，1-ethenylhexahydro-2H-Azrpin-2-one，vinyl-epsilon-caprolactam等。其结构式如下：

乙烯基己内酰胺是合成聚N-乙烯基己内酰胺的重要中间体。聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)是具有低临界相变温度(LCST)的温度敏感性高聚物。其系列高聚物在生物医药、日用化学品、石油化学品中有极其广泛的应用前景。因此，开发乙烯基己内酰胺单体及其聚合物生产工艺意义重大。

目前文献报道的乙烯基己内酰胺合成工艺路线主要为乙炔液相加成法，以乙炔和己内酰胺为原料，以碱金属己内酰胺盐等为催化剂，在一定压力下，温度下进行反应(参见：冯树波等，精细化工，2008,25(6),610-613)。该合成工艺路线存在下述问题：(1)以己内酰胺与碱金属氢氧化物制备催化剂已内酰胺钾盐，再将钾盐加入到反应体系中进行反应，由于催化剂钾盐遇水或空气会快速水解，仅有短暂寿命，其次水的存在还会导致原料己内酰胺开环，分段制备催化剂已内酰胺钾盐无法解决催化剂易失活之问题。(2)文献报道用叔丁醇钾或助催化剂冠醚解决(1)中的问题，但因价格昂贵，仅停留在实验阶段，无法实现规模化工业生产。(3)文献报道采用常规搅拌式反应器，反应条件或为高压4-12MPa，或为高温170-300℃，操作危险性大，技术难度高。在高压，高温条件下，反应器传动装置和轴转动密封容易泄露，特别是乙炔气体泄露会造成严重后果及影响周边环境。(4)特殊反应器如环流喷射反应器，仅停留在实验阶段，尚无法实现工业化生产。(5)文献所报道的乙炔液相加成法制备乙烯基己内酰胺工艺条件尚处在小试阶段，反应条件极端，反应体系粘稠易固化，产品收率普遍偏低。

同时，目前文献报道的乙烯基己内酰胺产品主要采用精馏塔纯化方式进行提纯，该提纯工艺存在下述问题：(1)设备投资成本高。(2)一次精馏较难获得高纯度乙烯基己内酰胺。(3)乙烯基己内酰胺其分子中活泼双键存在高温精馏易发生聚合。(4)反应液同时存在催化剂及未反应完全的原料己内酰胺，在高温、碱性条件下，己内酰胺易开环聚合，导致精馏过程中副反应多，易发生可关联反应，影响产品收率。(5)精馏后得到的产品，常温保存易形成较大块状结晶体，需要200℃以上高温加热才能熔融使用，熔融过程易致产品聚合变色，不利于大桶包装贮存。

因此，有必要对现有乙烯基己内酰胺的制备方法进行进一步的研究与改进。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种乙烯基己内酰胺的制备方法，用于解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种乙烯基己内酰胺的制备方法，包括以下步骤：

1)在反应器内加入己内酰胺(I)和提供碱金属离子的化合物(II)，在真空条件下加热熔融脱水，得到己内酰胺碱金属盐(III)，所述己内酰胺碱金属盐(III)与己内酰胺(I)形成亲核加成反应体系；