苯甲酸

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苯甲酸
IUPAC名
苯甲酸
英文名 Benzoic acid
別名 羧基苯、E210、苯酸、安息香酸、苄酸、苯蟻酸
識別
CAS號 65-85-0
PubChem 243
SMILES
InChI
Beilstein 636131
3DMet B00053
ChEBI 30746
RTECS DG0875000
KEGG C00180
MeSH Acid benzoic Acid
性質
化學式 C6H5COOH
摩爾質量 122.12 g·mol⁻¹
外觀 無色透明固體
密度 (固) 1.32
熔點 122.4 ℃ (395 K)
沸點 249  ℃ (522 K)
溶解性 1.7 g/L (0 °C)
2.7 g/L (18 °C)
3.44 g/L (25 °C)
5.51 g/L (40 °C)
21.45 g/L (75 °C)
56.31 g/L (100 °C)[1][2]
溶解性(甲醇,乙醚) 可溶
pKa 4.21
危險性
警示術語 R:R22-R36
安全術語 S:S24
MSDS ScienceLab.com
主要危害 刺激性
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
2
0
 
閃點 121 ℃ (394 K)
相關物質
相關羧酸 苯乙酸馬尿酸水楊酸
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

苯甲酸又稱安息香酸,結構簡式為C6H5COOH,是苯環上的一個羧基(-COOH)取代形成的化合物。苯甲酸一般常作為藥物或防腐劑使用,有抑制真菌細菌黴菌生長的作用,藥用時通常塗在皮膚上,用以治療類的皮膚疾病。用於合成纖維、樹脂、塗料、橡膠、煙草工業。

歷史[編輯]

苯甲酸於16世紀被發現。1556年,法國預言家諾斯特拉達姆士(Nostradamus)最早描述安息香膠乾餾作用;後由Alexius Pedemontanus布萊斯德破譯分別於1560年和1596年發現。在1875年,Salkowski發現苯甲酸的抗真菌藥力,於是苯甲酸用於長期保存雲莓。

生產[編輯]

工業製備[編輯]

目前工業上苯甲酸主要是通過甲苯的液相空氣氧化製取的。過程是以環烷酸鈷催化劑,在反應溫度為140-160℃和操作壓力0.2-0.3MPa下反應生成苯甲酸。反應後蒸去甲苯,並減壓蒸餾重結晶,即得產品。該工藝利用廉價原料,收率高,因此是工業上主要使用的方法。

甲苯氧化製取苯甲酸

美國生產量預計為每一年126000,其中大部分是用於國內消費,以製備其他工業用化學品。

歷史上的製備法[編輯]

首個涉及水中三氯甲苯氫氧化鈣反應的工業程序,使用三氯化鐵催化劑。生成苯甲酸鈣鹽酸反應即可轉化為苯甲酸。該產品含有大量的氯苯甲酸衍生物。為此,供人使用的苯甲酸要由乾餾安息香膠取得;即使發現其他的合成方法後,仍然禁止使用除乾餾安息香膠製備法外的苯甲酸其他製法。烷基取代衍生給出苯甲酸。

苯甲酸也可以由乾餾或用鹼水水解安息香膠苯甲醛發生坎尼扎羅反應歧化,或馬尿酸水解而得。

二十一世紀,著重有機、天然面向,化學製成的苯甲酸逐漸被莓果類天然成份取代。

實驗室製備[編輯]

苯甲酸便宜又容易獲得,利用苯甲酸在熱水溶解度高在冷水中的溶解度低,所以可以從水中通過結晶純化。 [3]

以苯甲醛合成[編輯]

苯甲醛經坎尼扎羅反應得到苯甲酸與苯甲醇,苯甲醇可通過蒸餾除去。 Benzaldehyde Cannizzaro reaction.png

以溴苯合成[編輯]

溴苯加入格氏試劑反應形成苯甲酸[4] [5][6]

C6H5Br + Mg(in dry ether) → C6H5MgBr
C6H5MgBr + CO2 → C6H5CO2MgBr
C6H5CO2MgBr + HCl → C6H5CO2H + MgBrCl

以氯苯合成[編輯]

氯苯經由鹼性的過氧化錳反應氧化形成苯甲酸:

C6H5CH2Cl + 2 KOH + 2 [O] → C6H5COOH + KCl + H2O

反應[編輯]

苯甲酸發生在芳環或羧基處的反應:

芳香環反應[編輯]

benzoic acid aromatic ring reactions

[7]

羧基反應[編輯]

benzoic acid group reactions

[8]

應用[編輯]

苯甲酸及其鈉鹽苯甲酸鈉是很常用的食品防腐劑[9],在酸性條件下防腐性能最強。此外苯甲酸也用作農藥染料醫藥香料媒染劑增塑劑的生產原料,聚醯胺樹脂醇酸樹脂改性劑及鋼鐵設備的防鏽劑等。

毒性[編輯]

對微生物有強烈的毒性,但其鈉鹽的毒性則很低。每公斤體重每日口服5毫克以下,對人體並無毒害。[10]在人體和動物組織中可與蛋白質成分的甘氨酸結合而解毒,形成馬尿酸隨尿排出。苯甲酸的微晶粉塵對皮膚、眼、鼻、咽喉等有刺激作用。即使其鈉鹽,如果大量服用,也會對胃有損害。操作人員應穿戴防護用具。需貯存於乾燥通風處,防潮、防熱,遠離火源。

參見[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ http://chemister.ru/Database/properties-en.php?dbid=1&id=679
  2. ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. [Google Books Solubilities of Inorganic and Organic Compounds]. Van Nostrand. 1952 [2014-05-29]. 
  3. ^ D. D. Perrin; W. L. F. Armarego. Purification of Laboratory Chemicals 3rd. Pergamon Press. 1988: 94. ISBN 0-08-034715-0. 
  4. ^ Donald L. Pavia. Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Small Scale Approach. Thomson Brooks/Cole. 2004: 312–314. ISBN 0-534-40833-8. 
  5. ^ Shirley, D. A. The Synthesis of Ketones from Acid Halides and Organometallic Compounds of Magnesium, Zinc, and Cadmium. Org. React. 1954, 8: 28–58. 
  6. ^ Huryn, D. M. Carbanions of Alkali and Alkaline Earth Cations: (ii) Selectivity of Carbonyl Addition Reactions// (編) Trost, B. M.; Fleming, I.. Comprehensive Organic Synthesis, Volume 1: Additions to C—X π-Bonds, Part 1. Elsevier Science. 1991: 49–75. ISBN 978-0-08-052349-1. 
  7. ^ Brewster, R. Q.; Williams, B.; Phillips, R. (1955). "3,5-Dinitrobenzoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 337. 
  8. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Benzoic_acid
  9. ^ 用於食品防腐時,用量不可超過 0.1ppm,過量時會造成肝腎衰竭。
  10. ^ Concise International Chemical Assessment Document 26: BENZOIC ACID AND SODIUM BENZOATE.