有机合成中如何除去化合物中残留的水分？

有机合成中很多反应必须在无水条件下进行，这就要求所用的原料、溶剂和仪器都要干燥，并且实验过程中还要防止空气中的水气进入反应器， 否则将影响产品的质量和产率。有关反应仪器的干燥方法以及如何开设反应，小编在【Schlenk技术及无水无氧操作中物料的转移】中介绍过，可以点击查看往期内容。溶剂的干燥方法可以回看【常用溶剂的纯化】。2010年，D. Bradley G. Williams等人在《J. Org. Chem.》上发表了溶剂通过硅胶，分子筛和氧化铝除水的方法，效果优于传统的溶剂干燥方法【J. Org. Chem. 2010, 75, 8351–8354】，有兴趣的可以试一下。小编下面简单的介绍一下，实验过程中原料或产物干燥方法。常用的干燥方法分为化学方法和物理方法两种。化学方法是用干燥剂来进行脱水。干燥剂按其脱水作用可分为两类：第一类能与水生成水合物，如氯化钙、硫酸镁、硫酸钠等；第二类与水反应后生成新的化合物，如金属钠、五氧化二磷等。应用较广的是第一类干燥剂，最常用的就是硫酸镁、硫酸钠。物理方法有自然晾干、烘干、真空干燥、共沸蒸馏及冻干等。此外，离子交换树脂，硅藻土和分子筛也常用于脱水干燥，原理就是上述《J. Org. Chem.》柱层析干燥溶剂的方法。

一、化学方法

干燥前处理：反应后处理过程中通常会涉及水洗，最后一定要至少用饱和食盐水洗涤一次，因为饱和食盐水可以使有机相和水相完全分层，高效地除去有机相的水分。有机相剩余的少量的水可以继续利用干燥剂进行除水。

无水硫酸镁：除水速度快，中性，应用范围广，可用以干燥酯、烷烃、醚、醛、酮、腈、酰胺等大部分溶剂和化合物。

无水硫酸钠：可以方便的用于小量有机相的干燥，由于其吸水后会结块，非常容易过滤，有时甚至不用过滤，将上层的有机直接倒出即可。但其干燥速率慢于无水硫酸镁，二氯甲烷需要干燥15分钟，乙酸乙酯需要干燥30分钟，对于乙醚的干燥效果不佳。

对于固体含水产物或原料，如果想快速除水，可以用有机溶剂溶解后，在加入干燥剂进行干燥。

二、物理方法

硅藻土，离子交换树脂或分子筛过滤：将上述填料加入到玻璃砂芯漏斗中，对于有机相少量的水，可以通过上述填料过滤除水。由于硅胶可能会吸附产物，对于一些大极性的化合物可能不适用。

高真空除水：对于纯的固体或油状物产物，液体产物确定不会被油泵抽走，直接用油泵拉真空几个小时或过夜，可以除去大部分水。如果产物稳定的话可以用吹风机稍微加热，加速除水。

冻干：直接将产物水溶液在冻干机上冻干，其实也是利用高真空除水，冻干机的真空度明显高于普通油泵，除水效果更佳。冻干机除了可以除水，还可以用于除去高沸点的溶剂残留（如，DMSO，NMP, DMF等），对于少量的高沸点溶剂残留，可以加入水直接冻干，将高沸点溶剂带走。如果溶剂较多的话，可以先用冻干机拉掉大部分溶剂后，再加水冻干除去少量残留。

共沸：常用的共沸除水溶剂是甲苯和苯(毒性大，勿用)，对于一些对水敏感的反应，原料可以溶于甲苯后旋干，如果甲苯溶剂度不好，可以加少量其他溶剂促溶，一般重复用甲苯共沸浓缩三次即可。此共沸除水方法也可以用于除去有机化合物水合物中的水，甲苯带水三次后，再置于真空干燥箱中干燥。相关文章【常见的共沸物及其沸点】

共沸法还可以用于除去，产物中残留的吡啶，lutidine等较高沸点的残余物。吡啶可以用正庚烷，环己烷或甲苯共沸除去。lutidine可以用甲苯共沸除去。

烘干和真空干燥需要较长时间才能完全干燥。

常用干燥剂的性能和应用范围干燥剂吸水作用吸水容量干燥效能干燥速度应用范围

氯化钙形成CaCl2·nH2On=1，2，4，60.97（以CaCl2·6H2O计）中等较快，但吸水后表面为薄层液体所盖，故放置时间要长些为宜。能与醇、酚、酰胺及某些醛、酮形成络合物。工业品中可能含氢氧化钙，故不能用来干燥酸类。

硫酸镁形成MgSO4·nH2On=1，2，4，5，6，71.05（以MgSO4·7H2O计）较弱较快中性，应用范围广，可代替CaCl2，并可用以干燥酯、醛、酮、腈、酰胺等不能用CaCl2干燥的化合物。

硫酸钠Na2SO4·10H2O1.25弱缓慢中性，一般用于有机液体的初步干燥。

硫酸钙2CaSO4·H2O0.06强快中性，常与硫酸镁（钠）配合，作最后干燥之用。

碳酸钾K2CO3·1/2H2O0.2较弱慢弱碱性，用于干燥醇、酯、酮、胺及杂环等碱性化合物，不能用于干燥酸、酚及其他酸性化合物。

氢氧化钾（钠）溶于水—中等快强碱性，用于干燥胺、杂环等碱性化合物，不能用于干燥醇、酯、醛、酮、酸、酚等。

金属钠Na+ H2O= NaOH+1/2H2—强快限于干燥醚、烃类中痕量水分。用时切成小块或压成钠丝使用。

氧化钙CaO+H2O=Ca（OH）2—强较快适于干燥低级醇类。

五氧化二磷P2O5+ 3H2O= 2H3PO4—强快，但吸水后表面为粘浆覆盖，操作不便。适于干燥醚、烃、卤代烃、腈等中的痕量水分。不适用于醇、酸、胺、酮等。

分子筛物理吸附约0.25强快适用于各类有机化合物的干燥。