苯甲酸

化學合成物
(重定向自Benzoic acid

苯甲酸(英语:Benzoic acid),又称安息香酸、苄酸,结构简式为C6H5COOH,是苯环上的一个羧基(-COOH)取代形成的化合物。苯甲酸一般常作为药物或防腐剂使用,有抑制真菌细菌霉菌生长的作用,药用时通常与水杨酸合剂涂在皮肤上,用以治疗类的皮肤疾病。[4]可用于合成纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。

苯甲酸
苯甲酸的结构式
苯甲酸的空间填充模型
IUPAC名
Benzoic acid
系统名
Benzenecarboxylic acid
别名 羧基苯、E210、苯酸、安息香酸、苯蚁酸
识别
CAS号 65-85-0  checkY
PubChem 243
ChemSpider 238
SMILES
 
  • c1ccccc1C(=O)O
InChI
 
  • 1/C7H6O2/c8-7(9)6-4-2-1-3-5-6/
    h1-5H,(H,8,9)/f/h8H
InChIKey WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYAD
Beilstein 636131
Gmelin 2946
3DMet B00053
ChEBI 30746
RTECS DG0875000
DrugBank DB03793
KEGG C00180
MeSH Acid benzoic Acid
性质
化学式 C6H5COOH
摩尔质量 122.12 g·mol⁻¹
外观 无色透明固体
密度 (固) 1.32 g/cm3
熔点 122.4 ℃ (395 K)
沸点 249  ℃ (522 K)
溶解性 1.70 g/L (0 °C)
1.80 g/L (4 °C)
2.10 g/L (10 °C)
2.90 g/L (20 °C)
3.44 g/L (25 °C)
4.20 g/L (30 °C)
6.00 g/L (40 °C)
9.50 g/L (50 °C)
12.0 g/L (60 °C)
17.7 g/L (70 °C)
27.7 g/L (80 °C)
45.5 g/L (90 °C)
68.0 g/L (95 °C)[1][2][3]
溶解性(甲醇,乙醚) 可溶
pKa 4.21
危险性
警示术语 R:R22-R36
安全术语 S:S24
MSDS ScienceLab.com
主要危害 刺激性
NFPA 704
1
2
0
 
闪点 121 ℃ (394 K)
相关物质
相关羧酸 苯乙酸马尿酸水杨酸
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

历史

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苯甲酸于16世纪被发现。1556年,法国预言家诺斯特拉达姆士(Nostradamus)最早描述安息香胶干馏作用;后由Alexius Pedemontanus布莱斯·德·维吉尼亚分别于1560年和1596年发现。在1875年,Salkowski发现苯甲酸的抗真菌药力,于是苯甲酸用于长期保存云莓。

生产

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工业制备

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目前工业上苯甲酸主要是通过甲苯的液相,空气氧化制取的。过程是以环烷酸钴催化剂,在反应温度为140-160℃和操作压力0.2-0.3MPa下反应生成苯甲酸。反应后蒸去甲苯,并减压蒸馏再结晶,即得产品。该工艺利用廉价原料,收率高,因此是工业上主要使用的方法。

 

美国生产量预计为每一年126000,其中大部分是用于国内消费,以制备其他工业用化学品。

历史上的制备法

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首个涉及水中三氯甲苯氢氧化钙反应的工业程序,使用三氯化铁催化剂。生成苯甲酸钙盐酸反应即可转化为苯甲酸。该产品含有大量的氯苯甲酸衍生物。为此,供人使用的苯甲酸要由干馏安息香胶取得;即使发现其他的合成方法后,仍然禁止使用除干馏安息香胶制备法外的苯甲酸其他制法。烷基取代衍生给出苯甲酸。

苯甲酸也可以由干馏或用碱水水解安息香胶苯甲醛发生坎尼扎罗反应歧化,或马尿酸水解而得。

实验室制备

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苯甲酸便宜又容易获得,利用苯甲酸在热水溶解度高在冷水中的溶解度低,所以可以从水中通过结晶纯化。 [5]

以苯甲醛合成

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苯甲醛经坎尼扎罗反应得到苯甲酸与苯甲醇,苯甲醇可通过蒸馏除去[来源请求]

 

以溴苯合成

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溴苯加入格氏试剂,再先后与二氧化碳,并加入质子来源反应形成苯甲酸[6] [7][8]

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

以氯化苄合成

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氯化苄经由碱性的过氧化锰反应氧化形成苯甲酸:

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

反应

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苯甲酸发生在芳环或羧基处的反应:

芳香环反应

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benzoic acid aromatic ring reactions[9]

羧基是个间位定位基,因此苯环反应后,新的基团会进入羧基的间位。

羧基反应

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benzoic acid group reactions

跟其他羧酸一样,苯甲酸可以进行酯化等反应。

应用

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苯甲酸及其钠盐苯甲酸钠是很常用的食品防腐剂[10],在酸性条件下防腐性能最强。此外苯甲酸也用作农药染料医药香料媒染剂增塑剂的生产原料,聚酰胺树脂醇酸树脂改性剂及钢铁设备的防锈剂等。

毒性

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对微生物有强烈的毒性,但其钠盐的毒性则很低。每公斤体重每日口服5毫克以下,对人体并无毒害。[11]在人体和动物组织中可与蛋白质成分的甘氨酸结合而解毒,形成马尿酸随尿排出。苯甲酸的微晶粉尘对皮肤、眼、鼻、咽喉等有刺激作用。即使其钠盐,如果大量服用,也会对胃有损害。操作人员应穿戴防护用具。需贮存于干燥通风处,防潮、防热,远离火源。

参见

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参考文献

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  1. ^ 存档副本. [2014-09-25]. (原始内容存档于2014-05-23). 
  2. ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. [Google Books Solubilities of Inorganic and Organic Compounds] 请检查|url=值 (帮助). Van Nostrand. 1952 [2014-05-29]. (原始内容存档于2016-03-10). 
  3. ^ Alfred D. Bacher. Recrystallization.html. University of Calfornia Department of Chemistry and Biochemistry. [2016-04-08]. (原始内容存档于2020-07-15). 
  4. ^ 存档副本. [2021-04-22]. (原始内容存档于2021-04-22). 
  5. ^ D. D. Perrin; W. L. F. Armarego. Purification of Laboratory Chemicals 3rd. Pergamon Press. 1988: 94. ISBN 0-08-034715-0. 
  6. ^ Donald L. Pavia. Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Small Scale Approach. Thomson Brooks/Cole. 2004: 312–314. ISBN 0-534-40833-8. 
  7. ^ Shirley, D. A. The Synthesis of Ketones from Acid Halides and Organometallic Compounds of Magnesium, Zinc, and Cadmium. Org. React. 1954, 8: 28–58. 
  8. ^ Huryn, D. M. Carbanions of Alkali and Alkaline Earth Cations: (ii) Selectivity of Carbonyl Addition Reactions. Trost, B. M.; Fleming, I. (编). Comprehensive Organic Synthesis, Volume 1: Additions to C—X π-Bonds, Part 1. Elsevier Science. 1991: 49–75. ISBN 978-0-08-052349-1. 
  9. ^ Brewster, R. Q.; Williams, B.; Phillips, R. (1955). "3,5-Dinitrobenzoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 337. 
  10. ^ 用于食品防腐时,用量不可超过 0.1ppm,过量时会造成肝肾衰竭。
  11. ^ Concise International Chemical Assessment Document 26: BENZOIC ACID AND SODIUM BENZOATE. [2013-09-30]. (原始内容存档于2020-11-14).