标题：Anhydride-form Cellulose Derivatives: Synthesis, in Situ Reactive Separation, and Solvent Recycling

发表时间：2025.9.19

研究者：清华大学杨万泰院士团队

领域：有机合成反应后处理、原位分离、溶剂回收

研究成果：

纤维素资源丰富，但因其溶解难、加工能耗高、分离过程复杂以及使用有毒溶剂等问题而应用受限。传统粘胶纤维生产工艺虽规模巨大，但每吨产品产生大量硫化污染物、废水和危险固体废物，对环境造成严重负担。尽管已有多种溶剂可实现纤维素的均相反应，但后续分离仍依赖大量沉淀剂，溶剂回收成本高、工艺复杂，制约了纤维素的高值化利用。

本研究提出一种创新方法，成功合成了首例酐型纤维素衍生物——苯酐纤维素（PAC），并通过引入氨气实现原位反应分离与溶剂高效回收。该工艺无需催化剂和外部沉淀剂，可将PAC转化为水溶性良好的酰胺铵盐形式（PAAC），进而通过热处理获得水不溶性且耐热、耐有机溶剂的酰亚胺纤维素（PIC）。

 不添加沉淀剂的水溶性纤维素合成与原位分离。（a）纤维素在DMAc/LiCl混合物中与TMAC进行一锅反应，反应完成后通入氨气使纤维素及所有反应物完全沉淀。（b）回收溶液与纯DMAc的对比照片。（c）PAAC的照片。（d）纤维素、PAC、PAAC和PIC的红外光谱。（e）PAAC的氢核磁共振谱（¹H NMR）。（f）PAAC的碳核磁共振谱（¹³C NMR）。

这一流程溶剂回收率高达90%，避免了有毒有机溶剂的使用，为纤维素绿色加工提供了新策略。

本研究首次在无催化剂条件下，通过与氨气的快速氨解反应，建立了一种原位反应分离方法，有效解决了纤维素均相衍生化反应中产物与溶剂体系分离的难题。