如果我问,关于有机合成实验室溶剂的干燥,大家都是怎么进行的?大部分人可能拿出类似下面的图;
然后告诉我,用钠处理,二苯甲酮做指示剂显示除水情况,然后蒸馏得到干燥后溶剂。
但是,这种操作的过程常伴随着巨大危险,前段时间就看到台湾成功大学两名研究生在干燥四氢呋喃的过程中发生爆炸,双双受伤;
当然因为来自非专业自媒体的转载,所以究竟是因为溶剂中含水导致的爆炸,还是因为后处理钠残渣误投水中引起的爆炸,现在也不好考证了。
但这足以说明用钠块干燥溶剂是需要一定技术含量的,因为蒸干溶剂或者后处理釜残造成的爆炸已经屡见不鲜了。
那么,有机溶剂处理干燥有没有安全的方法呢?
有人可能说直接买超干溶剂。
但老司机都知道国产市售的超干溶剂又贵又不超干,大约有50ppm的含水量,很多严苛的反应都重复不出来!
其实,2010年约翰内斯堡大学D. Bradley G. Williams团队在JOC上发表的一篇文章,团队成员发现,一些常用有机溶剂只需要过分子筛柱子/硅胶柱子/氧化铝柱子就能干燥溶剂里的水分,使溶剂水分降低到10ppm,甚至更低!
J. Org. Chem. 2010, 75, 24, 8351–8354
所以,肯定有人问:这靠谱吗?
毫无意外,人家文章发了,并且影响那么大,至今没撤稿,方法肯定没问题。只不过某些博主用“过根柱子就能干燥溶剂”当标题有点夸张了。
限定条件是,首先溶剂含水不能太多,反正文章里作者采用的有机溶剂(Tol/THF/DCM/MeOH/EtOH/ACN)基本在300ppm以下。
这个大概市售的分析纯溶剂都可以做到,但不排除有些夯货拿回收溶剂搞。比如作者发现乙醇含水量比较高时,可能需要更多的时间才会有好的效果。
另外这种干燥操作最主要的应是操作环境,第一个是要空气气氛足够干燥;第二个要保证溶剂在过柱过程中没有蒸发,不会有热交换,以防止引入水汽。
这样一来,在有机实验室里大概也只有手套箱可以满足条件了。所以,如果你在通风橱里,搞根柱子来干燥溶剂,无论你填料是什么,肯定是要崩溃的。
所以常规操作挺难实现的。
这篇文章最有意义的地方其实是它的商业价值。其实目前很多实验室(包括菜籽实验室)已经用到了商业化的设备;
这个北京逸峰科技生产的溶剂纯化系统就实现了这篇文章的完美套用,只需要运用多向阀,和抽空换氮原理一样,在抽空的时候让溶剂过根含分子筛的柱子,然后氮气保护,就能实现溶剂的干燥,常用的THF,Tol,DMF,DCM实测基本上能达到个位数ppm,敏感过渡金属催化的反应完全没问题。