一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法与流程

本发明涉及材料制备，尤其涉及一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法。

背景技术：

1、1,5-二甲基-2-吡咯烷酮是n-甲基吡咯烷酮(nmp)的一个重要衍生物，它相较于nmp有一个邻位甲基，甲基的供电子效应使得1,5-二甲基-2-吡咯烷酮比nmp的结构更加稳定，从而具备更强的耐酸耐碱性，在锂电行业和芯片制造行业有更好的应用前景。

2、1,5-二甲基-2-吡咯烷酮目前的生产工艺是通过borch还原胺化反应将乙酰丙酸(酯)中的γ-羰基转化为亚胺基，并进一步与羧基、酯基反应构建吡咯环。然而，乙酰丙酸/甲胺/甲酸(h2)路线合成条件为220℃/4～6mpa，对设备、场地、管理以及能耗等要求较高，增加了企业投资成本和实际生产中的困难。同时，传统合成方法中的原料为甲胺和甲酸，甲胺是易燃易爆品，存在不小的安全隐患；甲酸的溶液则具备腐蚀性，对人体有潜在的危害，也会加重环境治理的难度。此外，传统合成方法中，在氢气加压的条件下反应，增大了反应的危险程度，消耗资源。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在传统合成方式原料较为危险，反应条件较为苛刻，存在较大安全隐患的缺点，而提出的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

4、s1：将乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐、溶剂混合并加热至预定温度，在预定压力下反应，得到粗品混合液；

5、s2：将s1制得的粗品混合液固液分离，得到粗品1,5-二甲基-2-吡咯烷酮；

6、s3：将所述粗品1,5-二甲基-2-吡咯烷酮减压蒸馏，得到1,5-二甲基-2-吡咯烷酮。

7、根据本发明实施例的1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，将乙酰丙酸与甲酸盐、甲胺盐酸盐、溶剂混合，得到含有1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的粗品混合液。甲酸盐与甲胺盐酸盐属于普通的盐类，与现有技术中甲胺和甲酸相比，极大降低了对人体和环境的危害。同时，乙酰丙酸与甲胺盐酸盐反应后，形成了更易生成和稳定的第一中间体，从而明显降低了反应温度，然后第一中间体与甲酸盐反应，生成第二中间体，第二中间体再进行缩合反应，生成1,5-二甲基-2-吡咯烷酮。然后将含有1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的粗品混合液进行固液分离，得到粗品1,5-二甲基-2-吡咯烷酮，再进行减压蒸馏，将1,5-二甲基-2-吡咯烷酮从粗品中分离出来，得到1,5-二甲基-2-吡咯烷酮纯品。在整个制备过程中，因为不使用甲酸、氢气、甲胺等低沸点化合物，上述低沸点化合物需要加压才能进入液相与乙酰丙酸反应，所用原料为沸点高的甲酸盐和甲胺盐酸盐，在反应温度下也不会变成气体，因此反应在常压即可进行，从而增大反应安全性、减少能耗。

8、另外，根据本发明上述实施例的1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：

9、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐和溶剂的质量比为1:(0.4～2):(0.4～2):(0.1～5)。

10、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸锂、甲酸铯、甲酸铵、甲酸钙和甲酸镁中的一种或多种混合。

11、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种混合。

12、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述预定温度为120～140℃。

13、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述预定压力为常压，反应时间为1～6h。

14、在本发明的一些实施例中，在s3中，所述减压蒸馏的温度为45～55℃，压力为120～250pa。

15、在本发明的一些实施例中，在s1中，向乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐、溶剂中加入助剂，然后再加热至预定温度下进行反应。

16、在本发明的一些实施例中，在s1中，所述乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐、助剂和溶剂的质量比为1:(0.4～2):(0.4～2):(0.01～3)：(0.1～5)。

17、在本发明的一些实施例中，所述助剂为溴化物和氯化物中的至少一种。

18、在本发明的一些实施例中，所述溴化物为溴化钠、溴化锂、溴化钾、溴化铯、溴化镁、溴化钙和甲胺氢溴酸盐中的一种或多种。

19、在本发明的一些实施例中，所述氯化物包括氯化钠、氯化锂、氯化钾、氯化铯、氯化镁和氯化钙中的一种或多种。

20、在本发明的一些实施例中，在s3中，进行所述减压蒸馏前，向所述粗品1,5-二甲基-2-吡咯烷酮中加入中和剂。

21、在本发明的一些实施例中，在s3中，所述中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铯和氢氧化镁中的其中一种或多种。

22、在本发明的一些实施例中，在s3中，所述乙酰丙酸与中和剂的质量比为1:(0.01～0.2)。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1、本发明中，不需要使用危险化学品原料甲酸与甲胺，采用甲酸盐与甲胺盐酸盐进行合成，原料使用的安全性较高。

25、2、本发明中的合成过程不需要高温高压的合成环境，所需反应温度相对较低，常压下即可进行，合成过程安全，对合成设备要求较低，加工成本低，从而增大了反应安全性、减少能耗。

26、3、本发明中的副产物为水，在反应过程中被带离反应体系，避免影响反应的正向进行，合成效率较高。

27、本发明设计新颖，制备所需的原材料安全易得，对合成设备要求低，反应过程安全，并且有较高的合成效率，易于推广。

28、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，所述乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐和溶剂的质量比为1:(0.4～2):(0.4～2):(0.1～5)。

3.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，所述甲酸盐为甲酸钠、甲酸钾、甲酸锂、甲酸铯、甲酸铵、甲酸钙和甲酸镁中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种混合。

5.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，所述预定温度为120～140℃。

6.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，所述预定压力为常压，反应时间为1～6h。

7.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s1中，向乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐、溶剂中加入助剂，然后再加热至预定温度下进行反应；

8.根据权利要求7所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，所述助剂为溴化物和氯化物中的至少一种；

9.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s3中，所述减压蒸馏的温度为45～55℃，压力为120～250pa。

10.根据权利要求1所述的一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，其特征在于，在s3中，进行所述减压蒸馏前，向所述粗品1,5-二甲基-2-吡咯烷酮中加入中和剂；所述中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化铯和氢氧化镁中的其中一种或多种；所述乙酰丙酸与中和剂的质量比为1:(0.01～0.2)。

技术总结
本发明公开了一种1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮的制备方法，该方法包括：S1：将乙酰丙酸、甲酸盐、甲胺盐酸盐、溶剂混合并加热至预定温度，在预定压力下反应，得到粗品混合液；S2：将S1制得的粗品混合液固液分离，得到粗品1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮；S3：将所述粗品1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮减压蒸馏，得到1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮。该方法避免使用危险化学品原料甲酸和甲胺，且在常压下即可制备1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮，所需反应温度相对较低，从而增大反应安全性、减少能耗。同时反应过程中可将副产物水不断带离反应体系，缩短反应时间，提高生产效率。

技术研发人员：柯卓,高瑛,李友
受保护的技术使用者：安徽利科新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24