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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。 常见的共沸物及其沸点 】

5. 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。

6. 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