干燥—化学制药工艺学31

除去固体、液体或气体中所含水分或有机溶剂的操作过程叫作干燥，该过程通常是产物纯化的最后步骤。常用的干燥方法主要分为物理干燥和化学干燥两类。物理干燥包括：自然干燥、共沸蒸馏、蒸馏/分馏、冷冻干燥、真空干燥、吸附干燥（硅胶、离子交换树脂、分子筛等）。

化学干燥一般分为两类：一类是与水发生化学反应消耗水，达到干燥的目的，如金属钠、NaH、P₂O₅。该类干燥剂与水反应剧烈，一般只用于除去液体中的少量水，如金属钠会用于许多无水有机溶剂的除水过程。另一类是与水可逆地生成水合物，常用的干燥剂包括氯化钙、硫酸钠、五氧化二磷等。其中无水硫酸钠是实验室有机相干燥最常用的干燥剂。

1 液体的干燥

干燥剂脱水是液体干燥最常用的方法。选择干燥剂需要考虑以下因素：（1）不能与被干燥物质发生不可逆的反应；（2）不能溶解在溶剂中；（3）考虑干燥剂的吸水容量、干燥速度和干燥能力。液体水分较多时应使用较为温和的干燥剂，如CaCl₂、硫酸钠等；少量水分或者保持液体无水状态一般需要用与水反应剧烈的干燥剂，如NaH和金属钠等。对于形成水合物的干燥剂其受热条件下会脱水，所以对已干燥液体在蒸馏之前必须把干燥剂滤除。

吸水容量（waterabsorbing capacity）是指单位质量干燥剂所吸收的水量。干燥效能（drying performance）是指达到干燥平衡时液体的干燥程度。干燥剂吸水形成水合物是一个平衡过程，形成不同水合物达到平衡时有不同的蒸气压，蒸气压越大，干燥效能越差。如无水硫酸钠吸水时可形成Na₂SO₄^.10H₂O，吸水容量为1.25。但其水合物蒸气压比较大（255.98 Pa/25 ^oC），因此干燥效能不高。在实际操作中，我们用无水硫酸钠干燥有机相时一般会搅拌并放置一段时间，其目的就是为了让硫酸钠吸水达到最终的平衡状态，达到脱水效果。

液体物料的干燥除了用干燥剂以外，还可以用吸附干燥。如实验室操作中本人最喜欢的操作是：向反应液中加入乙酸乙酯，然后过硅胶短柱。该方法除了可以除去液体中的水（硅胶吸水性很强），还可以除去混合物中大极性的杂质以及不溶的杂质，一举三得，大大简化了后处理操作。

2 固体干燥

固体干燥的方法包括：自然干燥、加热烘干和真空干燥。一般低沸点的少量残留溶剂可选择自然干燥；除去高沸点的溶剂一般用加热烘干；对热或空气不稳定的产物一般用真空干燥。

（1）箱式干燥

箱式干燥是一种常见的加热烘干方式。实验室的烘箱即为小型箱式干燥设备。实际生产中常在烘房内进行箱式干燥，烘房内设有进风和出风口，以增加对流，带走水分。优点：设备简单、投资少、物料破损少。缺点：易产生大量粉尘，容易造成药品交叉污染。

（2）真空干燥

真空干燥适用于对热和氧气敏感的物料。优点：真空干燥不会产生过多的粉尘，不会被氧化，干燥彻底。缺点：需要真空设备（油泵），运行成本高、规模小、干燥能力有限。

（3）冷冻干燥

冷冻干燥又称升华干燥，是指将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。优点：物理和分子结构变化小；内部形成多孔海绵结构具有良好的复水性；脱水彻底，不会被氧化，干燥后样品性质稳定。缺点：投入大、能耗高、成本高。一般用于某些抗生素的干燥。