Monomeru

NMP można poddać recyklingowi, stosując wieloetapowy proces destylacji, aby oddzielić rozpuszczalniki na składniki w temperaturach niższych od temperatury wrzenia. Odpady są usuwane, a pozostaje czysty rozpuszczalnik. Można się spodziewać odzyskania do 95% zużytego NMP. Producent baterii może zużywać od 10,000 do 20,000 NMP miesięcznie, co w ciągu roku może przełożyć się na ponad 240,000 NMP.
Recykling jest przyjazną dla środowiska i ekonomiczną alternatywą dla zakupu nowego NMP i utylizacji zużytego rozpuszczalnika po jednym użyciu.
Dzięki recyklingowi rozpuszczalników, zmarnowany NMP może zostać odzyskany i ponownie wykorzystany, co zmniejsza koszty zakupu i utylizacji rozpuszczalnika jednorazowego użytku. Możliwość recyklingu NMP jest ogromną zaletą jako rozpuszczalnika, ponieważ nie stanowi on niebezpiecznego zagrożenia dla środowiska, jak inne rozpuszczalniki, gdy są używane.

N-metylopirolidon (NMP) jest polarnym rozpuszczalnikiem aprotycznym. Ma zalety wysokiej temperatury wrzenia, silnej polarności, niskiej lepkości, silnej rozpuszczalności, niekorozyjnego, niskiej toksyczności, dobrej stabilności chemicznej i termicznej itp. Jest głównie stosowany w dziedzinie ekstrakcji aromatycznej, oczyszczania i separacji acetylenu, olefin i diolefin, rozpuszczalników polimerowych i rozpuszczalników polimeryzacyjnych. Wraz z szybkim rozwojem krajowego poliamidu, poliimidu, polifenylensulfidu i innych wysokowytrzymałych tworzyw sztucznych i wysokowytrzymałych włókien, jakość i zapotrzebowanie na N-metylopirolidon zostały postawione wyżej.

Obecnie istnieją trzy główne procesy produkcji przemysłowej N-metylopirolidonu: a) -butyrolakton (GBL) i monometyloamina (MMA) są poddawane reakcji w celu syntezy N-metylopirolidonu; b) -butyrolakton i mieszane aminy Synteza N-metylopirolidonu poprzez reakcję; c) 1,4-butanodiolu dehydrogenacja-aminacja w celu przygotowania N-metylopirolidonu. Zdolność produkcyjna zagranicznego N-metylopirolidonu jest skoncentrowana głównie w rękach kilku dużych firm. Istnieje ponad 10 krajowych przedsiębiorstw zajmujących się produkcją N-metylopirolidonu, ale skala sprzętu jest stosunkowo niewielka, źródło surowców jest liczne, a stabilność jakości produktu jest słaba, technologia produkcji musi zostać ulepszona. Obecnie krajowa roczna produkcja N-metylopirolidonu wynosi 53 kt/a i rośnie w tempie rocznym od 6% do 8%. Perspektywy NMP są stosunkowo szerokie.

NMP (C5H9NO, masa cząsteczkowa 99, temperatura wrzenia 203 stopnie) ma pH=7~9. Jest słabo zasadowy z lekkim zapachem amoniaku. Jest bezbarwną do jasnożółtej, przezroczystą, oleistą cieczą należącą do heterocyklicznych związków azotowych. Ma dobrą stabilność chemiczną. Jest stosunkowo stabilny w środowisku obojętnym. Ze względu na pierścień pirolowy w swojej strukturze cząsteczkowej, NMP jest podatny na hydrolizę w środowisku alkalicznym. NMP może zostać utleniony przez hydroksyl w fazie wodnej, generując 66 produktów, z których 24 można zidentyfikować. NMP ulega reakcji hydrolizy w środowisku kwaśnym z wodą, generując kwas 4-metyloaminomasłowy, który jest dalej rozkładany do semiamidu kwasu bursztynowego.

I ma wysoką stabilność termiczną. W przypadku braku wody i powietrza, temperatura rozkładu wynosi około 350 stopni. Chociaż kolor NMP zmienia się na żółty w temperaturze 200 stopni, nie wpływa to na jego użytkowanie. Kiedy NMP napotyka powietrze i wodę podczas użytkowania, jest podatny na reakcję rozkładu. W obecności tlenu i wody w tym samym czasie, NMP może ulegać reakcjom hydrolizy i utleniania w niskiej temperaturze około 120-200 stopnia.

NMP, znany również jako N-metylo- -pirolidon; N-metylo- -pirolidon, N-metylo- - butyrolaktam, N-metylo-2-pirolidon, N-metylo-2-pirolidon, n-metylopirolidon, 1-metylo-2-pirolidon i 1-metylo-2-pirolidon, jest pochodną -butyrolaktonu. Wzór cząsteczkowy: C5H9NO, masa cząsteczkowa: 99,1311. NMP jest bezbarwną i przezroczystą cieczą o lekkim zapachu amoniaku. Jest rozpuszczalnikiem o wysokiej polarności, chemicznie i termicznie stabilnym, o wysokiej temperaturze wrzenia (temperatura wrzenia: 202 stopnie). Jest całkowicie mieszalny z wodą, alkoholem, eterem, ketonem, octanem etylu, chloroformem i benzenem. Rozpuszczalność nienasyconych węglowodorów, takich jak alkiny, olefiny i diolefiny w NMP jest wyższa niż w przypadku węglowodorów nasyconych. Ponadto w NMP można rozpuścić wiele polimerów.

Na podstawie użytych surowców opracowano kilka procesów, takich jak szlak sukcynonitrylowy, kondensacja -butyrolaktonu i metyloaminy, metoda 4-utlenionego metylomaślanu i szlak kwasu 1,4-bursztynowego do produkcji NMP. Jednak jedynym procesem obecnie stosowanym w przemyśle jest kondensacja z -butyrolaktonu i metyloaminy. Technologie procesowe są podobne u wszystkich producentów NMP, ale główną różnicą jest metoda produkcji pośredniego -butyrolaktonu. opracowano proces obejmujący dehydrogenację BDO do -butyrolaktonu, a następnie kondensację z metyloaminą w celu wytworzenia NMP. Mitsubishi Chemical Corporation z Japonii opracowała proces obejmujący uwodornienie bezwodnika maleinowego do -butyrolaktonu i kondensację z metyloaminą w celu uzyskania NMP. Opracowano syntezę NMP poprzez kondensację -butyrolaktonu i metyloaminy w nieobecności katalizatora. -Butyrolakton i metyloamina reagują w temperaturze 240–285 stopni i ciśnieniu 5.0–8.0 MPa przez 2–3 godziny, a powstały NMP oczyszcza się przez destylację frakcyjną w celu uzyskania produktu o wysokiej czystości. Równanie reakcji jest następujące:

Reakcja jest przeprowadzana w dwóch etapach. Pierwszym etapem jest reakcja -butyrolaktonu z metyloaminą w celu utworzenia N-metylo- -hydroksybutanamidu, która jest reakcją odwracalną i może być przeprowadzana w niższych temperaturach i niższym ciśnieniu. Drugim etapem jest odwodnienie i cyklizacja N-metylo- -hydroksybutanamidu do NMP w wyższych temperaturach i pod wyższym ciśnieniem. Dwuetapowe reakcje mogą być przeprowadzane partiami w autoklawie lub w sposób ciągły w reaktorze rurowym.

Ponieważ temperatura wrzenia NMP (204 stopnie) jest bardzo zbliżona do temperatury wrzenia surowca -butyrolaktonu (206 stopni), rozdzielenie ich metodą destylacji frakcyjnej jest trudne. Dlatego w reakcji stosuje się duży nadmiar metyloaminy (stosunek molowy metyloaminy do -butyrolaktonu od 1,5 do 1,8) w celu całkowitej konwersji -butyrolaktonu, co upraszcza proces rozdzielania produktu. Bezwodna metyloamina może być stosowana jako surowiec, ale dodanie odrobiny wody do układu reakcyjnego może zwiększyć selektywność NMP. Roztwór reakcyjny poddaje się destylacji frakcyjnej w wieży do usuwania amin, w której niereagująca metyloamina jest destylowana z góry i zawracana do reaktora. Produkt dolny wieży wprowadza się do wieży do usuwania frakcji lekkiej, a cała pozostała woda jest destylowana z góry wieży. Frakcja lekka jest zbierana z linii bocznej w górnej części wieży. Produkt dolny wieży do usuwania frakcji lekkiej wprowadza się do wieży do usuwania frakcji ciężkiej. Frakcja ciężka jest usuwana z dna wieży, a NMP o wysokiej czystości jest uzyskiwany z góry. Wydajność NMP wynosi do 99% w oparciu o -butyrolakton.

N-metylo-2-pirolidon jest łatwo wchłaniany przez skórę człowieka, przewód pokarmowy i drogi oddechowe. Przenikalność rozpuszczalników komercyjnych przez skórę człowieka została zbadana w badaniu i stwierdzono, że szybkość przenikania N-metylo-2-pirolidonu jest wyższa niż innych rozpuszczalników. Jest on szybko dystrybuowany do większości narządów, ze stosunkowo wysokim stężeniem w narządach płciowych. Powtarzające się narażenia mogą być jedną z przyczyn niepłodności. Objętość dystrybucji (Vd) N-metylo-2-pirolidonu wynosi 0,7 l/kg, a okres półtrwania niezmienionego N-metylo-2-pirolidonu w osoczu po podaniu doustnym lub skórnym oraz narażeniu wziewnym wynosi odpowiednio 9–12 h i 4 h. N-metylo-2-pirolidon jest hydroksylowany do 5-hydroksy-N-metylo-2-pirolidonu (5-HNMP) przez izoformę 1E cytochromu P450 (CYP1E) i utleniany do N-metylosukcynimidu (MSI); MSI jest następnie hydroksylowany do 2-hydroksy-N-metylosukcynimidu (2-HMSI). 2-pirolidon jest opisywany jako inny metabolit N-metylo-2-pirolidonu.
U szczurów jest szybko wchłaniany po inhalacji, podaniu doustnym i przezskórnym, rozprowadzany po całym organizmie i eliminowany głównie przez hydroksylację do związków polarnych, które są wydalane z moczem. Około 80% podanej dawki jest wydalane w postaci leku i jego metabolitów w ciągu 24 godzin. Prawdopodobnie obserwuje się zależne od dawki żółte zabarwienie moczu u gryzoni. Głównym metabolitem jest 5-hydroksy-N-metylo-2-pirolidon.