Kyselina benzoová - Benzoic acid
|
|||
Jména | |||
---|---|---|---|
Preferovaný název IUPAC
Kyselina benzoová |
|||
Systematický název IUPAC
Kyselina benzenkarboxylová |
|||
Ostatní jména | |||
Identifikátory | |||
3D model ( JSmol )
|
|||
3DMet | |||
636131 | |||
ČEBI | |||
CHEMBL | |||
ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Informační karta ECHA | 100 000,562 | ||
Číslo ES | |||
E číslo | E210 (konzervační látky) | ||
2946 | |||
KEGG | |||
Pletivo | kyselina benzoová+ | ||
PubChem CID
|
|||
Číslo RTECS | |||
UNII | |||
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
Vlastnosti | |||
C 7 H 6 O 2 | |||
Molární hmotnost | 122,123 g/mol | ||
Vzhled | Bezbarvá krystalická pevná látka | ||
Zápach | Slabá, příjemná vůně | ||
Hustota | 1,2659 g/cm 3 (15 ° C) 1,0749 g/cm 3 (130 ° C) |
||
Bod tání | 122 ° C (252 ° F; 395 K) | ||
Bod varu | 250 ° C (482 ° F; 523 K) | ||
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) |
|||
Rozpustnost | Rozpustný v acetonu , benzenu , tetrachlormethanu 4 , CHCI 3 , líh , ethylether , hexan , fenyly , kapalný amoniak , acetáty | ||
Rozpustnost v methanolu | 30 g/100 g (−18 ° C) 32,1 g/100 g (−13 ° C) 71,5 g/100 g (23 ° C) |
||
Rozpustnost v ethanolu | 25,4 g/100 g (−18 ° C) 47,1 g/100 g (15 ° C) 52,4 g/100 g (19,2 ° C) 55,9 g/100 g (23 ° C) |
||
Rozpustnost v acetonu | 54,2 g/100 g (20 ° C) | ||
Rozpustnost v olivovém oleji | 4,22 g/100 g (25 ° C) | ||
Rozpustnost v 1,4-dioxanu | 55,3 g/100 g (25 ° C) | ||
log P | 1,87 | ||
Tlak páry | 0,16 Pa (25 ° C) 0,19 kPa (100 ° C) 22,6 kPa (200 ° C) |
||
Kyselost (p K a ) | |||
−70,28 · 10 −6 cm 3 /mol | |||
Index lomu ( n D )
|
1,5397 (20 ° C) 1,504 (132 ° C) |
||
Viskozita | 1,26 mPa (130 ° C) | ||
Struktura | |||
Monoklinika | |||
Planární | |||
1,72 D v dioxanu | |||
Termochemie | |||
Tepelná kapacita ( C )
|
146,7 J/mol · K | ||
Standardní molární
entropie ( S |
167,6 J/mol · K | ||
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−385,2 kJ/mol | ||
Standardní entalpie
spalování (Δ c H ⦵ 298 ) |
−3228 kJ/mol | ||
Nebezpečí | |||
Hlavní nebezpečí | Dráždivý | ||
Bezpečnostní list | JT Baker | ||
Piktogramy GHS | |||
Signální slovo GHS | Nebezpečí | ||
H318 , H335 | |||
P261 , P280 , P305+351+338 | |||
NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
Bod vzplanutí | 121,5 ° C (250,7 ° F; 394,6 K) | ||
571 ° C (1060 ° F; 844 K) | |||
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC): | |||
LD 50 ( střední dávka )
|
1700 mg/kg (krysa, orální) | ||
Související sloučeniny | |||
Příbuzné karboxylové kyseliny
|
Hydroxybenzoové se kyseliny aminobenzoové kyseliny , nitrobenzoové kyseliny , kyselina fenyloctová |
||
Související sloučeniny
|
Benzaldehyd , benzylalkohol , benzoylchlorid , benzylamin , benzamid |
||
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
ověřit ( co je to ?) | |||
Reference na infobox | |||
Kyselina benzoová / b ɛ n z oʊ . ɪ k / je bílá (nebo bezbarvá) pevná látka vzorce C 6 H 5 CO 2 H. Je to nejjednodušší aromatická karboxylová kyselina . Název je odvozen od benzoinu gumy , který byl dlouhou dobu jeho jediným zdrojem. Kyselina benzoová se přirozeně vyskytuje v mnoha rostlinách a slouží jako meziprodukt v biosyntéze mnoha sekundárních metabolitů . Soli kyseliny benzoové se používají jako konzervační látky v potravinách. Kyselina benzoová je důležitým prekurzorem pro průmyslovou syntézu mnoha dalších organických látek. Soli a estery kyseliny benzoové jsou známé jako benzoany / b ɛ n z oʊ . e / t / .
Dějiny
Kyselina benzoová byla objevena v šestnáctém století. Suché destilace z benzoin žvýkačky byla nejprve popsaná Nostradamus (1556), a pak Alexius Pedemontanus (1560) a Blaise de Vigenère (1596).
Justus von Liebig a Friedrich Wöhler určili složení kyseliny benzoové. Ty druhé také zkoumaly, jak je kyselina hippurová příbuzná s kyselinou benzoovou.
V roce 1875 Salkowski objevil antifungální schopnosti kyseliny benzoové, která byla dlouhou dobu používána při konzervování plodů morušky obsahující benzoát .
Výroba
Průmyslové přípravky
Kyselina benzoová se vyrábí komerčně částečnou oxidací z toluenu s kyslíkem . Proces je katalyzován naftenáty kobaltu nebo manganu . Tento proces používá hojné materiály a probíhá ve vysokém výtěžku.
První průmyslový proces zahrnoval reakci benzotrichloridu (trichlormethylbenzenu) s hydroxidem vápenatým ve vodě za použití železa nebo solí železa jako katalyzátoru . Výsledný benzoát vápenatý se převede na kyselinu benzoovou kyselinou chlorovodíkovou . Výrobek obsahuje značné množství chlorovaných derivátů kyseliny benzoové. Z tohoto důvodu byla kyselina benzoová pro lidskou spotřebu získávána suchou destilací gumového benzoinu. Kyselina benzoová v potravinářské kvalitě se nyní vyrábí synteticky.
Laboratorní syntéza
Kyselina benzoová je levná a snadno dostupná, takže laboratorní syntéza kyseliny benzoové se praktikuje hlavně pro její pedagogickou hodnotu. Jedná se o běžnou pregraduální přípravu.
Kyselina benzoová může být čištěna rekrystalizací z vody kvůli její vysoké rozpustnosti v horké vodě a špatné rozpustnosti ve studené vodě. Díky vyhýbání se organickým rozpouštědlům při rekrystalizaci je tento experiment obzvláště bezpečný. Tento proces obvykle dává výtěžek kolem 65%
Hydrolýzou
Stejně jako ostatní nitrily a amidy lze benzonitril a benzamid hydrolyzovat na kyselinu benzoovou nebo její konjugovanou bázi za kyselých nebo zásaditých podmínek.
Od Grignardova činidla
Brombenzen lze převést na kyselinu benzoovou "karboxylací" meziproduktu fenylmagnesiumbromidu . Tato syntéza nabízí studentům praktické cvičení k provedení Grignardovy reakce , důležité třídy reakce tvořící vazbu uhlík -uhlík v organické chemii.
Oxidace benzylových sloučenin
Benzylalkohol a benzylchlorid a prakticky všechny benzylové deriváty se snadno oxidují na kyselinu benzoovou.
Využití
Kyselina benzoová se spotřebovává hlavně při výrobě fenolu oxidační dekarboxylací při 300 - 400 ° C:
- C 6 H 5 CO 2 H + 1/2O 2 → C 6 H 5 OH + CO 2
Požadovanou teplotu lze snížit na 200 ° C přidáním katalytického množství solí mědi (II). Fenol lze převést na cyklohexanol , což je výchozí materiál pro syntézu nylonu .
Předchůdce změkčovadel
Benzoát změkčovadla , jako jsou například glykolu, diethyleneglycol- a estery triethylenglykolu, se získají reesterifikací z methylbenzoátu s odpovídající diol . Tato změkčovadla, která se používají podobně jako ta odvozená od esteru kyseliny tereftalové , představují alternativy k ftalátům .
Kyselina benzoová a její soli se používají jako konzervační látky pro potraviny , reprezentované čísly E E210 , E211 , E212 a E213 . Kyselina benzoová inhibuje růst plísní , kvasinek a některých bakterií . Přidává se buď přímo, nebo se vytváří z reakcí se sodnou , draselnou nebo vápenatou solí. Mechanismus začíná absorpcí kyseliny benzoové do buňky. V případě intracelulární pH změní na 5 nebo nižší, anaerobní fermentace z glukózy přes fosfofruktokinázy se snížil o 95%. Účinnost kyseliny benzoové a benzoátu je tedy závislá na pH potraviny. Kyselé potraviny a nápoje jako ovocná šťáva ( kyselina citrónová ), šumivé nápoje ( oxid uhličitý ), nealkoholické nápoje ( kyselina fosforečná ), kyselé okurky ( ocet ) nebo jiné okyselené potraviny jsou konzervovány kyselinou benzoovou a benzoáty.
Typické hladiny použití kyseliny benzoové jako konzervačního prostředku v potravinách jsou mezi 0,05 a 0,1%. Potraviny, ve kterých lze použít kyselinu benzoovou a maximální limity pro její aplikaci, jsou regulovány místními potravinovými zákony.
Byly vyjádřeny obavy, že kyselina benzoová a její soli mohou v některých nealkoholických nápojích reagovat s kyselinou askorbovou (vitamínem C) za vzniku malého množství karcinogenního benzenu .
Léčivý
Kyselina benzoová je součástí Whitfieldovy masti, která se používá k léčbě houbových kožních onemocnění, jako je tinea , kožní onemocnění a atletická noha . Kyselina benzoová, jakožto hlavní složka benzoinu z gumy , je také hlavní složkou jak v tinktuře benzoinu, tak ve Friarově balzámu. Takové výrobky mají dlouhou historii použití jako topická antiseptika a inhalační dekongestiva .
Na počátku 20. století byla kyselina benzoová používána jako expektorant , analgetikum a antiseptikum .
Niche a laboratorní použití
Ve výukových laboratořích je kyselina benzoová běžným standardem pro kalibraci bombového kalorimetru .
Biologie a účinky na zdraví
Kyselina benzoová se přirozeně vyskytuje stejně jako její estery v mnoha rostlinných a živočišných druzích. Uznatelné množství se nachází ve většině bobulí (kolem 0,05%). Zralé plody několika druhů Vaccinium (např. Brusinka , V. vitis macrocarpon ; borůvka , V. myrtillus ) obsahují až 0,03–0,13% volné kyseliny benzoové. Kyselina benzoová se také tvoří v jablkách po infekci houbou Nectria galligena . Mezi zvířaty, kyselina benzoová byla zjištěna především v všežravé nebo phytophageous druhů, například v vnitřností a svaly rockové bělokura ( Lagopus muta ), stejně jako v žlázy sekrety mužského Pižmoni ( Ovibos moschatus ) nebo asijské sloních ( Elephas maximus ) . Gumový benzoin obsahuje až 20% esterů kyseliny benzoové a 40% esterů kyseliny benzoové.
Pokud jde o jeho biosyntézu, benzoát se vyrábí v rostlinách z kyseliny skořicové. Dráha byla identifikována z fenolu prostřednictvím 4-hydroxybenzoátu .
Reakce
K reakcím kyseliny benzoové může docházet buď na aromatickém kruhu, nebo na karboxylové skupině .
Aromatický prsten
Elektrofilní aromatická substituční reakce bude probíhat hlavně v poloze 3 kvůli karboxylové skupině stahující elektrony ; tj. kyselina benzoová je meta směrování .
Karboxylová skupina
Reakce typické pro karboxylové kyseliny platí také pro kyselinu benzoovou.
- Benzoátové estery jsou produktem kyselinou katalyzované reakce s alkoholy .
- Amidy kyseliny benzoové se obvykle připravují z benzoylchloridu .
- Dehydratace na anhydrid kyseliny benzoové je vyvolána anhydridem kyseliny octové nebo oxidu fosforečného .
- Vysoce reaktivní deriváty kyselin, jako jsou halogenidy kyselin, lze snadno získat smícháním s halogenačními činidly, jako jsou chloridy fosforu nebo thionylchlorid .
- Ortoestery lze získat reakcí alkoholů za kyselých podmínek bez vody s benzonitrilem .
- Redukce na benzaldehyd a benzylalkohol je možná použitím DIBAL-H , LiAlH 4 nebo borohydridu sodného .
- Dekarboxylace na benzen může být provedena zahříváním v chinolinu v přítomnosti solí mědi. Dekarboxylace Hunsdieckera lze dosáhnout zahřátím stříbrné soli.
Bezpečnost a metabolismus savců
Vylučuje se jako kyselina hippurová . Kyselina benzoová je metabolizována butyrát-CoA ligázou na meziprodukt, benzoyl-CoA , který je poté metabolizován glycin- N- acyltransferázou na kyselinu hippurovou. Lidé metabolizují toluen a kyselinu benzoovou, která se vylučuje jako kyselina hippurová .
U lidí, Světová zdravotnická organizace je Mezinárodní program chemické bezpečnosti (IPCS) navrhne prozatímní snesitelný příjem by byl 5 mg / kg tělesné hmotnosti za den. Kočky mají výrazně nižší toleranci vůči kyselině benzoové a jejím solím než krysy a myši . Smrtelná dávka pro kočky může být až 300 mg/kg tělesné hmotnosti. Orální LD 50 pro krysy je 3040 mg/kg, pro myši 1940–2263 mg/kg.
V Taipei na Tchaj -wanu průzkum zdraví města v roce 2010 zjistil, že 30% sušených a nakládaných potravinářských produktů mělo kyselinu benzoovou.