Monomer

NMP je mogoče reciklirati z uporabo večstopenjskega destilacijskega postopka za ločevanje topil na komponente pri temperaturah, nižjih od vrelišča. Odpadki se odstranijo in ostane čisto topilo. Pričakujete lahko, da boste obnovili do 95 % uporabljenega NMP. Proizvajalec baterij lahko porabi več kot 10,000 do 20,000 NMP na mesec, kar lahko v enem letu pomeni več kot 240,000 NMP.
Recikliranje je okolju in stroškovno prijazna alternativa nakupu novega NMP in odlaganju uporabljenega topila po eni uporabi.
Z recikliranjem topil je mogoče odpadne NMP obnoviti in ponovno uporabiti, kar zmanjša stroške nakupa in odlaganja topil za enkratno uporabo. Možnost recikliranja NMP je velika prednost kot topilo, saj ne predstavlja tako nevarne okoljske grožnje kot druga topila, ko so bila uporabljena.

N-metilpirolidon (NMP) je polarno aprotično topilo. Ima prednosti visokega vrelišča, močne polarnosti, nizke viskoznosti, močne topnosti, nerjavečega jekla, nizke toksičnosti, dobre kemične in toplotne stabilnosti itd. Uporablja se predvsem na področju aromatske ekstrakcije, čiščenja in ločevanja acetilena, olefinov in diolefinov, polimernih topil in polimerizacijskih topil. S hitrim razvojem domačega poliamida, poliimida, polifenilen sulfida in druge inženirske plastike visoke trdnosti in vlaken visoke trdnosti so bile zahteve glede kakovosti in povpraševanja po N-metilpirolidonu višje.

Trenutno obstajajo trije glavni industrijski proizvodni postopki za N-metilpirolidon: a) -butirolakton (GBL) in monometilamin (MMA) reagirata, da se sintetizira N-metilpirolidon; b) -butirolakton in mešani amini Sinteza N-metilpirolidona z reakcijo; c) 1,4-dehidrogenacija-aminacija butandiola za pripravo N-metilpirolidona. Proizvodna zmogljivost tujega N-metilpirolidona je v glavnem skoncentrirana v rokah nekaj velikih podjetij. Obstaja več kot 10 domačih podjetij, ki se ukvarjajo s proizvodnjo N-metilpirolidona, vendar je obseg opreme razmeroma majhen, viri surovin so številni, stabilnost kakovosti izdelka pa je slaba. Proizvodno tehnologijo je treba izboljšati. Trenutno je domača navidezna letna proizvodnja N-metilpirolidona 53 kt/leto in raste z letno stopnjo od 6 % do 8 %. Možnost NMP je razmeroma široka.

NMP (C5H9NO, molekulska masa 99, vrelišče 203 stopinje) ima pH=7~9. Je šibko alkalen z rahlim vonjem po amoniaku. Je brezbarvna do svetlo rumena prozorna oljnata tekočina, ki spada med dušikove heterociklične spojine. Ima dobro kemično stabilnost. V nevtralnem okolju je relativno stabilen. Zaradi pirolnega obroča v svoji molekularni strukturi je NMP nagnjen k hidrolizi v alkalnem okolju. NMP je mogoče oksidirati s hidroksilom v vodni fazi, da nastane 66 produktov, od katerih jih je 24 mogoče identificirati. NMP je podvržen reakciji hidrolize v kislem okolju z vodo, da nastane 4-metilaminomaslena kislina, ki se nadalje razgradi v semiamid jantarne kisline.

In ima visoko toplotno stabilnost. V odsotnosti vode in zraka je temperatura razgradnje približno 350 stopinj. Čeprav barva NMP postane rumena pri 200 stopinjah, to ne vpliva na njegovo uporabo. Ko NMP med uporabo naleti na zrak in vodo, je nagnjen k reakciji razgradnje. Ob hkratni prisotnosti kisika in vode je lahko NMP podvržen reakcijam hidrolize in oksidacije pri nizki temperaturi približno 120-200 stopinj.

NMP, znan tudi kot N-metil- -pirolidinon; N-metil- -pirolidon, N-metil- - butirolaktam, N-metil-2-pirolidinon, N-metil-2-pirolidon, n-metilpirolidinon, 1-metil -2-pirolidinon in 1-metil-2-pirolidon je derivat -butirolaktona. Molekulska formula: C5H9NO, molekulska masa: 99,1311. NMP je brezbarvna in prozorna tekočina z rahlim vonjem po amoniaku. Je visokopolarno, kemično in termično stabilno topilo z visokim vreliščem (vrelišče: 202 stopinj). Popolnoma se meša z vodo, alkoholom, etrom, ketonom, etil acetatom, kloroformom in benzenom. Topnost nenasičenih ogljikovodikov, kot so alkini, olefini in diolefini, v NMP je večja od topnosti nasičenih ogljikovodikov. Poleg tega je mogoče v NMP raztopiti tudi različne polimere.

Na podlagi uporabljenih surovin je bilo razvitih več postopkov, kot so sukcinonitrilna pot, kondenzacija -butirolaktona in metilamina, 4-metoda oksidiranega metil butirata in 1,4-jantarna kislinska pot za proizvodnjo NMP. Vendar je edini postopek, ki se trenutno uporablja v industriji, kondenzacija iz -butirolaktona in metilamina. Procesne tehnologije so podobne pri vseh proizvajalcih NMP, vendar je glavna razlika proizvodna metoda za -butirolakton intermediat. razvili postopek, ki je vključeval dehidrogenacijo BDO v -butirolakton in nato kondenzacijo z metilaminom za proizvodnjo NMP. Japonska korporacija Mitsubishi Chemical Corporation je razvila postopek, ki je vključeval hidrogeniranje anhidrida maleinske kisline v -butirolakton in kondenzacijo z metilaminom, da je nastal NMP. Razvita je bila sinteza NMP s kondenzacijo -butirolaktona in metilamina v odsotnosti katalizatorja. -Butirolakton in metilamin reagirata pri temperaturi 240–285 stopinj in tlaku 5.0–8,0 MPa 2–3 ure, nastali NMP pa se očisti s frakcijsko destilacijo, da dobimo izdelek visoke čistosti. Njegova reakcijska enačba je naslednja:

Reakcija poteka v dveh korakih. Prvi korak je reakcija -butirolaktona z metilaminom, da nastane N-metil- -hidroksibutanamid, ki je reverzibilna reakcija in jo je mogoče izvesti pri nižjih temperaturah in nižjem tlaku. Drugi korak je dehidracija in ciklizacija N-metil- -hidroksibutanamida v NMP pri višjih temperaturah in tlaku. Reakcije v dveh korakih se lahko izvajajo šaržno v avtoklavu ali neprekinjeno v cevnem reaktorju.

Ker je vrelišče NMP (204 stopinj) zelo blizu vrelišču surovine -butirolaktona (206 stopinj), jih je težko ločiti s frakcijsko destilacijo. Zato se v reakciji uporabi velik presežek metilamina (molarno razmerje metilamina proti -butirolaktonu od 1,5 do 1,8) za popolno pretvorbo -butirolaktona, kar poenostavi postopek ločevanja produkta. Kot surovino se lahko uporabi brezvodni metilamin, vendar lahko dodajanje nekaj vode v reakcijski sistem poveča selektivnost NMP. Reakcijska raztopina je podvržena frakcijski destilaciji v stolpu za odstranjevanje amina, v katerem se nezreagirani metilamin destilira z vrha in reciklira v reaktor. Spodnji produkt stolpa se vnese v stolp za odstranjevanje lahkih frakcij, vsa preostala voda pa se destilira z vrha stolpa. Lahka frakcija se zbira s stranske črte na zgornjem delu stolpa. Spodnji produkt stolpa za odstranjevanje lahkih frakcij se vnese v stolp za odstranjevanje težkih frakcij. Težko frakcijo odstranimo z dna stolpa, NMP visoke čistosti pa pridobimo z vrha. Izkoristek NMP je do 99 % glede na -butirolakton.

N-metil-2-pirolidon se zlahka absorbira iz prebavil in dihalnih poti človeške kože. Prepustnost komercialnih topil skozi človeško kožo je bila raziskana v študiji in ugotovljeno je bilo, da je stopnja prepustnosti N-metil-2-pirolidona višja kot pri drugih topilih. Hitro se porazdeli po večini organov, z relativno visoko koncentracijo v spolnih organih. Ponavljajoča se izpostavljenost je lahko eden od razlogov za neplodnost. Volumen porazdelitve (Vd) N-metil-2-pirolidona je 0,7 L/kg, razpolovna doba nespremenjenega N-metil-2-pirolidona v plazmi po peroralnem ali dermalno dajanje in izpostavljenost pri vdihavanju sta 9–12 ur oziroma 4 ure. N-metil-2-pirolidon je hidroksiliran v 5-hidroksi-N-metil-2-pirolidon (5-HNMP) z izoobliko 1E citokroma P450 (CYP1E) in oksidiran v N -metilsukcinimid (MSI); MSI se nato hidroksilira v 2-hidroksi-N-metilsukcinimid (2-HMSI). 2-Pirolidon je opisan kot drug presnovek N-metil-2-pirolidona.
Pri podganah se po inhalaciji, peroralni in dermalni uporabi hitro absorbira, porazdeli po celem organizmu in izloči predvsem s hidroksilacijo v polarne spojine, ki se izločijo z urinom. Približno 80 % danega odmerka se izloči v obliki njega in njegovih presnovkov v 24 urah. Opazili so verjetno od odmerka odvisno rumeno obarvanje urina pri glodavcih. Glavni metabolit je 5-hidroksi-N-metil-2-pirolidon.