Bdtyk

Бензойная кислота
Общие
Систематическое наименование	бензойная кислота
Традиционные названия	бензойная кислота
Хим. формула	C6H5COOH
Рац. формула	C7H6O2
Физические свойства
Состояние	твёрдая
Молярная масса	122.12 г/моль
Плотность	1.32 г/см³
Термические свойства
Т. плав.	122.4 °C
Т. кип.	249.2 °C
.mw-parser-output .ts-comment-commentedText{border-bottom:1px dotted;cursor:help}@media(hover:none){.mw-parser-output .ts-comment-commentedText:not(.rt-commentedText){border-bottom:0;cursor:auto}} Т. разл.	370 °C
Т. всп.	121 градус Цельсия[1]
Т. свспл.	570 градус Цельсия[1]
Удельная теплота испарения	527 Дж/кг
Удельная теплота плавления	18 Дж/кг
Химические свойства
pKa	4.20
Растворимость в воде	0,29 г/100 мл
Оптические свойства
Показатель преломления	1,504[2]
Структура
Дипольный момент	1.72 Д
Классификация
Рег. номер CAS	65-85-0
PubChem	243
Рег. номер EINECS	200-618-2
SMILES	C1=CC=C(C=C1)C(=O)O
InChI	1S/C7H6O2/c8-7(9)6-4-2-1-3-5-6/h1-5H,(H,8,9) WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E210
RTECS	DG0875000
ChEBI	30746 и 41051
ChemSpider	238
Безопасность
Токсичность	LD50 500 mg·kg−1
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Бензо́йная кислота́ C₆H₅СООН — простейшая одноосновная карбоновая кислота ароматического ряда.

История |

Впервые выделена возгонкой в 16 веке из бензойной смолы (росного ладана), отсюда и получила своё название. Этот процесс был описан у Нострадамуса (1556), а затем у Жироламо Рушелли (1560, под псевдонимом Alexius Pedemontanus) и у Блеза де Виженера (1596).

В 1832 году немецкий химик Юстус фон Либих определил структуру бензойной кислоты. Он также исследовал, как она связана с гиппуровой кислотой.

В 1875 немецкий физиолог Эрнст Леопольд Зальковский исследовал противогрибковые свойства бензойной кислоты, которая долгое время использовалась в консервировании фруктов.

Физические свойства |

Бензойная кислота — белые кристаллы, плохо растворимые в воде, хорошо — в этаноле, хлороформе и диэтиловом эфире. Бензойная кислота является, подобно большинству других органических кислот, слабой кислотой (pKa 4,21).

Чистая кислота имеет температуру плавления 122,4 °C, температуру кипения 249 °C.

Легко возгоняется; перегоняется с водяным паром, поэтому неэффективно повышать концентрацию водных растворов бензойной кислоты упариванием раствора.

Получение |

Бензойную кислоту можно получить окислением толуола сильными окислителями, такими, например, как перманганат калия, оксид хрома (VI), азотная или хромовая кислота, а также декарбоксилированием фталевой кислоты.

В промышленных масштабах бензойную кислоту получают окислением толуола кислородом на катализаторе (нафтената марганца или кобальта).

Лабораторный синтез и очистка |

Химический продукт — бензойная кислота — дешёв и легкодоступен. Поэтому к лабораторному синтезу профессиональные химики прибегают редко.

Демонстрационный синтез осуществляется в учебных целях.

Очистку бензойной кислоты удобно проводить перекристаллизацией из растворителя, обычно, из воды. Другие растворители пригодные для перекристаллизации: уксусная кислота (ледяная и водный раствор), бензол, ацетон, петролейный эфир и смесь этанола с водой.

Гидролиз |

Бензамид и бензонитрил гидролизуются в воде в присутствии кислоты или основания до бензойной кислоты.

Реакция Канниццаро |

Бензальдегид в основной среде претерпевает преобразование по реакции Канниццаро. В итоге получается бензойная кислота и бензиловый спирт.

Реакция Гриньяра |

Из бромбензола по реакции карбоксилирования фенилмагнийбромида.

C6H5MgBr+CO2→C6H5COOMgBr{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}MgBr+CO_{2}rightarrow C_{6}H_{5}COOMgBr}}}

C6H5COOMgBr+HCl→C6H5COOH+MgBrCl{displaystyle {mathsf {C_{6}H_{5}COOMgBr+HClrightarrow C_{6}H_{5}COOH+MgBrCl}}}

Окисление |

Толуол или бензиловый спирт могут быть окислены подкисленным раствором перманганата калия до бензойной кислоты:

5C6H5CH3+6KMnO4+9H2SO4→5C6H5COOH+3K2SO4+6MnSO4+14H2O{displaystyle {mathsf {5C_{6}H_{5}CH_{3}+6KMnO_{4}+9H_{2}SO_{4}rightarrow 5C_{6}H_{5}COOH+3K_{2}SO_{4}+6MnSO_{4}+14H_{2}O}}}

5C6H5CH2OH+4KMnO4+6H2SO4→5C6H5COOH+4MnSO4+2K2SO4+11H2O{displaystyle {mathsf {5C_{6}H_{5}CH_{2}OH+4KMnO_{4}+6H_{2}SO_{4}rightarrow 5C_{6}H_{5}COOH+4MnSO_{4}+2K_{2}SO_{4}+11H_{2}O}}}

История получения |

Первый производственный процесс включал в себя гидролиз бензолтрихлорида под действием гидроксида кальция в воде в присутствии железа или его солей в качестве катализатора. Образующийся бензоат кальция переводили в бензойную кислоту обработкой соляной кислотой. Продукт содержал значительное количество хлорпроизводных бензойной кислоты, поэтому не использовался в качестве пищевой добавки. В настоящее время в пищу используется бензойная кислота, получаемая синтетически.

Применение |

Калориметрия |

Бензойная кислота используется как вещество в качестве теплового стандарта для калибровки калориметров по температуре и теплоёмкости, так как теплота кристаллизации и плавления хорошо известны и воспроизводимы.

Сырьё |

Бензойная кислота служит для получения многих реактивов, наиболее значимые из них:

• 
  Бензоилхлорид, C₆H₅C(O)Cl, получается обработкой бензойной кислоты тионилхлоридом, фосгеном или хлоридами фосфора PCl₃ и PCl₅. C₆H₅C(O)Cl — важное исходное вещество для некоторых производных бензойной кислоты, таких как бензилбензоат, используемый как искусственный ароматизатор и репеллент.


• Бензоатные пластификаторы, такие как гликоль-, диэтиленгликоль- и триэтиленгликолевые эфиры, получаемые переэтерефикацией метилбензоата с соответствующим диолом. Альтернативно эти вещества получаются действием бензоилхлорида на соответствующий диол. Эти пластификаторы используются с соответствующими эфирами терефталевой кислоты.


• 
  Фенол, C₆H₅OH, получаемый окислительным декарбоксилированием при 300—400 °C. Необходимая температура, может быть понижена до 200 °C добавлением каталитических количеств солей меди (II). Далее фенол может быть конвертирован в циклогексанол, который служит исходным веществом в синтезе нейлона.

Консервант |

Бензойную кислоту и её соли используют при консервировании пищевых продуктов (пищевые добавки E210, E211, E212, E213).

Бензойная кислота, блокируя ферменты, замедляет обмен веществ во многих одноклеточных микроорганизмах и грибках. Она подавляет рост плесени, дрожжей и некоторых бактерий.

В пищевые продукты её добавляют в чистом виде или в виде натриевой, калиевой или кальциевой соли.

Губительное действие на микрофлору начинается с абсорбции бензойной кислоты липидной стенкой клетки.

Поскольку через стенку клетки может проникнуть только недиссоциированная кислота, бензойная кислота проявляет антимикробное действие только в кислых пищевых продуктах.

Если внутриклеточный pH 5 или меньше, анаэробная ферментация глюкозы через фосфорфруктокиназу уменьшается на 95 %. Эффективность бензойной кислоты и бензоатов зависит от кислотности (pH) пищи.

Кислая пища, напитки, такие, как фруктовые соки, (содержащие лимонную кислоту), газированные напитки, содержащие в растворе (углекислый газ), безалкогольные напитки с (фосфорной кислотой), соленья (молочная кислота) и другие кислые пищевые продукты консервируются бензойной кислотой и её солями.

Принятые и оптимальные концентрации бензойной кислоты при консервации пищи 0,05—0,1 %.

Медицина |

Бензойную кислоту применяют в медицине при кожных заболеваниях, как наружное антисептическое (противомикробное) и фунгицидное (противогрибковое) средства, при трихофитиях и микозах, а её натриевую соль, — бензоат натрия — как отхаркивающее средство.

Другие применения |

Эфиры бензойной кислоты (со спиртами от метилового до амилового) обладают сильным и приятным запахом и применяются в парфюмерной промышленности.

Некоторые другие производные бензойной кислоты, такие как, например, хлор- и нитробензойные кислоты, широко применяются для синтеза красителей.

Биологическое действие и влияние на здоровье человека |

Бензойная кислота в свободном виде и виде сложных эфиров встречается в составе многих растений и животных. Значительное количество бензойной кислоты находится в ягодах (около 0,05 %). Зрелые плоды некоторых видов вакциниума содержат большое количество свободной бензойной кислоты. Например, в бруснике — до 0,20 % в спелых ягодах, и в клюкве — до 0,063 %. Бензойная кислота также образуется в яблоках после заражения грибком Nectria galligena. Среди животных, бензойная кислота обнаружена в основном во всеядных или фитофагных видах, например, во внутренних органах и мускулах тундряной куропатки (Lagopus muta), также как и в выделениях самцов овцебыка или азиатского слона.

Бензойная смола содержит до 20 % бензойной кислоты и 40 % бензойных эфиров.

Бензойная кислота присутствует, как часть гиппуровой кислоты (N-бензоилглицин) в моче млекопитающих, особенно травоядных животных. Бензойная кислота хорошо всасывается, через коэнзим А связывается с аминокислотой глицином в гиппуровую кислоту и в таком виде выводится через почки. Человек выделяет около 0,44 г/л гиппуровой кислоты в день в моче и больше, если находится в контакте с толуолом или бензойной кислотой.
Для человека считается безопасным потребление 5 мг/кг массы тела в день. Кошки имеют гораздо более низкую толерантность к бензойной кислоте, чем мыши и крысы. Летальная доза для кошек — 300 мг/кг массы тела. Оральная ЛД₅₀ для крыс 3040 мг/кг, для мышей 1940—2260 мг/кг.

Бензольное кольцо |

Электрофильное ароматическое присоединение происходит по 3-му положению из-за электроноакцепторных свойств карбоксильной группы. Второе замещение происходит сложнее (правая часть) благодаря деактивации нитрогруппой. Наоборот, при введении электронодонорного заместителя (например, алкила), второе замещение происходит легче.

Карбоксильная группа |

Все реакции характерные для карбоксильной группы возможны с бензойной кислотой:

• Эфиры бензойной кислоты — продукты кислотнокатализируемой реакции со спиртами


• Амиды бензойной кислоты легко доступны, используя для их синтеза активированные производные(такие как бензоилхлорид), или сочетающие реагенты используемые в пептидном синтезе такие как ДЦГК и ДМАП.


• Более активный бензойный ангидрид образуется при дегидратации уксусным ангидридом или оксидом фосфора
  


• Высокоактивные галогенангидриды легко получаются действием хлоридом фосфора(V) или тионилхлорида
  


• 
  Ортоэфиры могут быть получены в сухих условиях реакцией бензонитрила в кислой среде со спиртами


• Восстановление до бензальдегида или бензилового спирта возможно при использовании LiAlH₄ или борогидрида натрия
  


• 
  Декарбоксилирование серебряной соли может быть проведено при нагревании, бензойная кислота может быть декарбоксилирована при нагревании с сухими щёлочами или гидроксидом кальция.


• Бензойная кислота образует соли
  

Производные |

• 
  2,3-дигидроксибензойная кислота (пирокатехиновая кислота)


• 2,4-дигидроксибензойная кислота (бета-резорциловая кислота)


• 
  2,5-дигидроксибензойная кислота (гентизиновая кислота)


• 2,6-дигидроксибензойная кислота (гамма-резорциловая кислота)


• 
  3,4-дигидроксибензойная кислота (протокатехиновая кислота)


• 3,5-дигидроксибензойная кислота (альфа-резорциловая кислота)


• 3-нитробензойная кислота


• 3,5-динитробензойная кислота


• Толуиловые кислоты

Соли |

Соли бензойной кислоты называются бензоатами, например:

• Бензоат аммония


• Бензоат лития


• Бензоат натрия


• Бензоат магния


• Бензоат марганца


• Бензоат меди(II)


• Бензоат ртути(II)


• Бензоат свинца(II)


• Бензоат серебра

Примечания |

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1 (Абл-Дар). — 623 с.

• Бензойная кислота // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки |

• Елена Шаталова. "Среда обитания". "Продукты вечной молодости" (неопр.) (недоступная ссылка). — Программа Первого канала. Проверено 22 ноября 2011. Архивировано 5 февраля 2012 года.


• http://www.nordspb.ru/benzoesaure

Примечания |