苯甲酸
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苯甲酸(),又称安息香酸、苄酸,结构简式为C6H5COOH,是苯环上的一个氢被羧基(-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,用以治疗癣类的皮肤疾病。可用于合成纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。
历史.
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)最早描述安息香胶的干馏作用;后由Alexius Pedemontanus和布莱斯·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.
工业制备.
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。过程是以环烷酸钴为催化剂,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吨,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.
首个涉及水中三氯甲苯与氢氧化钙反应的工业程序,使用铁或三氯化铁为催化剂。生成苯甲酸钙与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。烷基取代苯衍生给出苯甲酸。
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.
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。
以苯甲醛合成.
苯甲醛经坎尼扎罗反应得到苯甲酸与苯甲醇,#重定向
重定向;重新导向;。
以溴苯合成.
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
C6H5Br + Mg(in dry ether) → C6H5MgBr
C6H5MgBr + CO2 → C6H5CO2MgBr
C6H5CO2MgBr + HCl → C6H5CO2H + MgBrCl
以氯化苄合成.
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.
苯甲酸发生在芳环或羧基处的反应:
芳香环反应.
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.
跟其他羧酸一样,苯甲酸可以进行酯化等反应。
应用.
苯甲酸及其钠盐苯甲酸钠是很常用的食品防腐剂,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、媒染剂和增塑剂的生产原料,聚酰胺树脂和醇酸树脂的改性剂及钢铁设备的防锈剂等。
毒性.
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。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。苯甲酸的微晶或粉尘对皮肤、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。
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