苯甲酸
苯甲酸（英語：Benzoic acid），又稱安息香酸、苄酸，結構簡式為C6H5COOH，是苯環上的一個氫被羧基（-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，藥用時通常與水楊酸合劑塗在皮膚上，用以治療癬類的皮膚疾病。[4]可用於合成纖維、樹脂、塗料、橡膠、煙草工業。
| 苯甲酸 | |||
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| IUPAC名 Benzoic acid | |||
| 系統名 Benzenecarboxylic acid | |||
| 別名 | 羧基苯、E210、苯酸、安息香酸、苯蟻酸 | ||
| 識別 | |||
| CAS號 | 65-85-0 
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| PubChem | 243 | ||
| ChemSpider | 238 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYAD | ||
| Beilstein | 636131 | ||
| Gmelin | 2946 | ||
| 3DMet | B00053 | ||
| ChEBI | 30746 | ||
| RTECS | DG0875000 | ||
| DrugBank | DB03793 | ||
| 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 g/cm3 | ||
| 熔點 | 122.4 ℃ (395 K) | ||
| 沸點 | 249 ℃ (522 K) | ||
| 溶解性（水） | 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 |
 1
2
0
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| 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，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
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）最早描述安息香膠的乾餾作用；後由Alexius Pedemontanus和布萊斯·德·維吉尼亞分別於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。過程是以環烷酸鈷為催化劑，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、再結晶，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。
美國生產量預計為每一年126000噸，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與氫氧化鈣反應的工業程序，使用鐵或三氯化鐵為催化劑。生成苯甲酸鈣與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。烷基取代苯衍生給出苯甲酸。
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。
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。 [5]
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[來源請求]。
以溴苯合成
編輯溴苯加入格氏試劑，再先後與二氧化碳，並加入質子來源反應形成苯甲酸[6] [7][8]
- C6H5Br + Mg(in dry ether) → C6H5MgBr
- C6H5MgBr + CO2 → C6H5CO2MgBr
- C6H5CO2MgBr + HCl → C6H5CO2H + MgBrCl
以氯化苄合成
編輯氯化苄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[9]
羧基是個間位定位基，因此苯環反應後，新的基團會進入羧基的間位。
羧基反應
編輯
benzoic acid group reactions
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[10]，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、媒染劑和增塑劑的生產原料，聚酰胺樹脂和醇酸樹脂的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。[11]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。苯甲酸的微晶或粉塵對皮膚、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- ^ 存档副本. [2014-09-25]. （原始內容存檔於2014-05-23）.
- ^ Seidell, Atherton; Linke, William F. [Google Books Solubilities of Inorganic and Organic Compounds] 請檢查
|url=值 (幫助). Van Nostrand. 1952 [2014-05-29]. （原始內容存檔於2016-03-10）. - ^ Alfred D. Bacher. Recrystallization.html. University of Calfornia Department of Chemistry and Biochemistry. [2016-04-08]. （原始內容存檔於2020-07-15）.
- ^ 存档副本. [2021-04-22]. （原始內容存檔於2021-04-22）.
- ^ D. D. Perrin; W. L. F. Armarego. Purification of Laboratory Chemicals 3rd. Pergamon Press. 1988: 94. ISBN 0-08-034715-0.
- ^ Donald L. Pavia. Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Small Scale Approach. Thomson Brooks/Cole. 2004: 312–314. ISBN 0-534-40833-8.
- ^ Shirley, D. A. The Synthesis of Ketones from Acid Halides and Organometallic Compounds of Magnesium, Zinc, and Cadmium. Org. React. 1954, 8: 28–58.
- ^ Huryn, D. M. Carbanions of Alkali and Alkaline Earth Cations: (ii) Selectivity of Carbonyl Addition Reactions. Trost, B. M.; Fleming, I. (編). Comprehensive Organic Synthesis, Volume 1: Additions to C—X π-Bonds, Part 1. Elsevier Science. 1991: 49–75. ISBN 978-0-08-052349-1.
- ^ Brewster, R. Q.; Williams, B.; Phillips, R. (1955). "3,5-Dinitrobenzoic Acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 3: 337.
- ^ 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。
- ^ Concise International Chemical Assessment Document 26: BENZOIC ACID AND SODIUM BENZOATE. [2013-09-30]. （原始內容存檔於2020-11-14）.