从水溶液中分离出的液体有机化合物会含较多水分,如不经过干燥处理,直接蒸馏、分馏,会增加前馏分,产物也有可能与水形成共沸物。此外,水分还可能和有机物发生化学反应,影响产物纯化。因此,蒸馏前一般都要进行干燥、过滤操作。
(一)干燥剂的选择
常用干燥剂有很多种,选择时需注意以下几点:
1.干燥剂须不与被干燥液体发生化学反应或起催化作用。酸性物质不能用碱性干燥剂,碱性物质不能用酸性干燥剂。氯化钙易与醇类、胺类形成配合物,氧化钙、氢氧化钠等强碱性干燥剂能催化醛、酮类化合物发生缩合、自动氧化等反应,也能使酯类或酰胺类化合物发生水解反应。
2.干燥剂须不溶于被干燥液体。氢氧化钠、氢氧化钾能溶于低级醇。
3.当干燥剂能与水结合成水合物时,须考虑干燥剂的吸水容量和干燥效能。吸水容量指单位质量干燥剂所吸收的水量;干燥效能指达到平衡时液体干燥的程度。对于形成水合物的无机盐干燥剂,常用吸水后结晶水的蒸气压来表示。例如无水硫酸钠形成10个结晶水的化合物,即1 g硫酸钠最多吸收1.25 g水,其吸水容量1.25。氯化钙最多形成6个结晶水的水合物,吸水容量0.97。两者在25 °C时,水蒸气压分别为0.26 kPa、0.04 kPa。因此,硫酸钠吸水容量较大,但干燥效能弱;氯化钙吸水容量小,但干燥效能强。通常第一类干燥剂的干燥效能低于第二类干燥剂,但吸水量大。因此,在干燥含水量较多而不易干燥的化合物时,常先用吸水容量较大的第一类干燥剂除去大部分水,再选用干燥效能强的第二类干燥剂去除微量的水。常用干燥剂的性能与应用范围见表2-4。
表2-4 常用干燥剂的性能与应用范围
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(二)干燥剂的用量
掌握好干燥剂的用量很重要。干燥剂量不足,达不到干燥目的;量太多,则因干燥剂吸附液体而造成损失。一般来说,含亲水性官能团的化合物,如醇、醚、胺等,所用的干燥剂要多些,而不含亲水性官能团的化合物,如烃类,干燥剂用量少。通常情况下,每10 mL液体需要0.5~1 g干燥剂。操作时,一般先加入少量干燥剂到液体中,摇晃容器,如出现干燥剂附着在器壁或相互黏结,说明干燥剂用量不足,应继续添加干燥剂,直至液体澄清,且摇动时干燥剂颗粒能自由悬浮移动。各类有机化合物常用干燥剂见表2-5。
表2-5 各类有机化合物常用干燥剂
(三)液体有机化合物的干燥操作
液体有机化合物的干燥一般在干燥的锥形瓶内进行。按照条件选定适量的干燥剂加入液体中,震荡片刻,盖好塞子(用金属钠作为干燥剂时例外,容器口应插入一个无水氯化钙管,使氢气可放空而水汽不能进入容器中),静置,使水分被完全吸收,然后过滤,进行蒸馏或旋蒸。
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