化學(xué)性質(zhì)
苯甲酸是法國人在1618年首先發(fā)現(xiàn)的。
19世紀(jì)50一70年代,從苯甲酰氨基乙酸中提取了生產(chǎn)藥品所需的少量苯甲酸。
19世紀(jì)70年代,從鄰苯二甲酸與氫氧化鈣加熱生產(chǎn)的鄰苯二甲酸鈣鹽中回收苯甲酸。
19世紀(jì)90年代,用苯次甲基三氯水解法生產(chǎn)苯甲酸。第一次世界大戰(zhàn)后出現(xiàn)了一些新的生產(chǎn)方法,其中鄰苯二甲酸酐,鄰苯二甲酸氣相或液相脫羧生產(chǎn)苯甲酸是主要的生產(chǎn)方法。第二次世界大戰(zhàn)后,甲苯液相空氣氧化法迅速發(fā)展起來,逐漸成為生產(chǎn)苯甲酸的主要方法。
20世紀(jì)中期開始以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)苯甲酸。首先用甲苯液相空氣氧化法生產(chǎn)苯甲酸的是美國聯(lián)合(Allied)化學(xué)公司。
1961一1964年美國陶氏(Dow)化學(xué)公司、Amoeo化學(xué)品公司和意大利SNIA粘膠公司先后建廠投產(chǎn),除Amoco化學(xué)品公司用鈷鹽和錳鹽及少量溴化物作催化劑外,其余公司都只用鈷鹽和錳鹽作催化劑。蘇聯(lián)一直采用鄰苯二甲酸酐脫羧法生產(chǎn)苯甲酸,直到1977年才開始以甲苯液相空氣氧化法生產(chǎn)苯甲酸。
在70年代中國已主要以甲苯液相空氣氧化法生產(chǎn)苯甲酸。70年代末期正在進(jìn)行甲苯氣相空氣氧化制苯甲酸,苯甲醛空氣氧化制苯甲酸,甲苯液相或氣相空氣氧化制苯甲醛與苯甲酸的研究,但未見工業(yè)化報道。近年來各國只是在催化劑的組成(有Co一Mn一Br、Co—Mn—Li、Co—Mn一Pb、Co一Zn一Br、Mn一Ni一Br及V等體系)、副產(chǎn)物的回收利用和產(chǎn)品精制等方面對甲苯液相空氣氧化法進(jìn)行一些改進(jìn)。
20世紀(jì)60年代以來,由于開發(fā)了用苯甲酸生產(chǎn)苯酚、對苯二甲酸和己內(nèi)酰胺的方法,苯甲酸的產(chǎn)量才快速增長。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
苯甲酸是苯環(huán)上的一個氫被羧基(—COOH)取代形成的化合物。苯甲酸的羰基與苯環(huán)平面分別成15°時,原子(基團(tuán))的空間作用能最低,成優(yōu)勢構(gòu)象,間位具有較高電荷密度,在親電取代反應(yīng)中羰基(—COR)為間位定位基 。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)

苯甲酸是有光澤的、白色的、單斜品薄片狀或針狀結(jié)品。質(zhì)輕,無氣味或微有類似安息香或苯甲醛的氣味。它的蒸氣有很強(qiáng)的刺激性,吸入后易引起咳嗽。能隨水蒸氣揮發(fā)。在約100 ℃時開始升華 。
1 g苯甲酸溶于2.3 mL冷乙醇、1.5 mL沸乙醇、4.5 mL氯仿、3 mL乙醚、3 mL丙酮、30 mL四氯化碳、10 mL苯、30 mL二硫化碳、23 mL松節(jié)油。水中溶解度隨堿性物質(zhì)(如硼砂、磷酸三鈉)的存在而增加 。
苯甲酸的常用物理性質(zhì)數(shù)據(jù)如下表所示 :
苯甲酸常用物理數(shù)據(jù)項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
升華溫度(℃) | 100 |
折射率 | 15 ℃ | 1.53974 |
131.9 ℃ | 1.504 |
臨界常數(shù) | 溫度(℃) | 479 |
壓力(kPa) | 4468.4 |
密度(g/cm3) | 0.358 |
壓縮因子 | 0.244 |
偏心因子 | 0.62 |
離解常數(shù)25 ℃(Ka) | 6.339X10-3 |
液體密度(g/cm3) | 130 ℃ | 1.078 |
160 ℃ | 1.049 |
190 ℃ | 1.019 |
220 ℃ | 0.9873 |
蒸氣壓(KPa) | 96.0 ℃ | 0.1 |
146.7 ℃ | 2.7 |
186.2 ℃ | 13.3 |
249.2 ℃ | 101.3 |
摩爾熱容[J/(mol·℃)] | 180 ℃ | 232.95 |
210 ℃ | 240.91 |
240 ℃ | 248.99 |
270 ℃ | 257.32 |
蒸發(fā)潛熱(J/mol) | 130 ℃ | 59323 |
160 ℃ | 57355 |
190 ℃ | 55270 |
220 ℃ | 53043 |
在水中溶解度(g/100g水) | 0 ℃ | 0.17 |
25 ℃ | 0.34 |
50 ℃ | 0.85 |
80 ℃ | 2.75 |
其他溶劑中溶解度25 ℃(g/100g溶劑) | 無水乙醇 | 58.4 |
乙醚 | 40.8 |
氯仿 | 15.02 |
甲苯 | 10.6 |
甲醇(23 ℃) | 71.5 |
四氯化碳 | 4.14 |
丙酮 | 55.6 |
苯 | 12.17 |
乙烷(17 ℃) | 0.94 |
氣體粘度(mPa·s) | 400K | 86.78x10-4 |
600K | 129.44x10-4 |
800K | 170.19x10-4 |
液體粘度(mPa·s) | 130 ℃ | 1.29 |
160 ℃ | 0.9 |
190 ℃ | 0.659 |
化學(xué)性質(zhì)
苯甲酸是最簡單的芳香族羧酸,具有芳香性,也具有羧酸的性質(zhì),因此可發(fā)生兩大類化學(xué)反應(yīng),一是苯環(huán)上的取代反應(yīng),二是羧基的反應(yīng)。苯甲酸是弱酸,比脂肪酸強(qiáng)。它們的化學(xué)性質(zhì)相似,都能形成鹽、酯、酰鹵、酰胺、酸酐等,都不易被氧化。苯甲酸的苯環(huán)上可發(fā)生親電取代反應(yīng),主要得到間位取代產(chǎn)物。
在羧基上的反應(yīng)
(1)轉(zhuǎn)變成鹽
苯甲酸在水中電離常數(shù)Ka=6.4×10-5(25 ℃),苯甲酸的酸性稍強(qiáng)于環(huán)己烷甲酸,這是由于苯環(huán)上的sp2雜化碳原子電負(fù)性較大,給電子作用較弱??梢耘c堿或者堿性物質(zhì)反應(yīng) 。

與碳酸氫鈉反應(yīng)
(2)轉(zhuǎn)變成酯
苯甲酸與醇(如甲醇、丁醇、芐醇等)反應(yīng),生成相應(yīng)的酯。例如 :

與醇反應(yīng)
(3)轉(zhuǎn)變成酰氯
苯甲酸中的羥基被氯取代生成苯甲酰氯[98-88-4],用于這個反應(yīng)的含氯試劑有五氯化磷、三氯化磷和亞硫酰氯。例如 :

轉(zhuǎn)變成酰氯
(4)轉(zhuǎn)變成酸酐
苯甲酸與脫水劑一起加熱時,兩分子苯甲酸脫去一分子水生成苯甲酸酐[93-97-0]。常用乙酸酐作脫水劑,磷酸作催化劑。

轉(zhuǎn)變成酸酐
(5)轉(zhuǎn)變成酰胺
苯甲酸與苯胺在180~190 ℃的溫度下反應(yīng),生成苯甲酰苯胺(N-苯甲酰替苯胺),該反應(yīng)的產(chǎn)率約為84%。

轉(zhuǎn)變成酰胺
(6)氧化反應(yīng)
用苯甲酸的銅鹽作催化劑,用氧氣氧化苯甲酸,可生成苯酚和二氧化碳。

氧化反應(yīng)
(7)還原反應(yīng)
在Al(NO3)和Mn(NO3)2配制的催化劑下,苯甲酸可以和氫催化還原得到苯甲醛 。
還原反應(yīng)
在苯環(huán)上的取代反應(yīng)
苯甲酸在苯環(huán)上發(fā)生親電取代反應(yīng),苯環(huán)上的氫原子和苯的氫原子一樣,可被各種原子或原子團(tuán)取代,但苯甲酸苯環(huán)上的段基是吸電子基,是使苯環(huán)鈍化的間位定位基,因此苯甲酸的磺化、硝化和氯化等取代反應(yīng)比苯的相應(yīng)反應(yīng)要困難一些,使用催化劑和提高反應(yīng)溫度,可以克服這種鈍化趨勢 。

硝化反應(yīng)
在苯環(huán)上的加氫反應(yīng)
在金屬鉑作催化劑的情況下,苯甲酸氫化生成六氫苯甲酸,它是生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的中間體。添加水可使還原速度增快,反應(yīng)溫度和壓力應(yīng)比羧基還原時低 。

苯環(huán)上的加氫反應(yīng)
脫羧反應(yīng)
苯甲酸可以在加熱條件下,脫去羧基并生成二氧化碳,即發(fā)生脫羧反應(yīng)(屬于取代反應(yīng)),反應(yīng)溫度約為150~170 ℃。
脫羧反應(yīng)
與金屬有機(jī)化合物的反應(yīng)
苯甲酸可以與格林試劑、甲基鋰等金屬有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng),生成對應(yīng)的金屬有機(jī)化合物。其中,苯甲酸與甲基鋰反應(yīng)是制備酮的一般方法。

與甲基鋰反應(yīng)
安全信息
環(huán)境危害
藻類EC50:綠藻>10 mg/L,14天;魚LC50:西部蚊魚,180 mg/L,96小時。
關(guān)于這種物質(zhì)的可降解性無相關(guān)數(shù)據(jù)。
在正辛醇與水中的配分系數(shù)(log Kow):1.87;生物濃縮因子(BCF):5.3。
無相關(guān)數(shù)據(jù)
預(yù)計(jì)本物質(zhì)不會產(chǎn)生其他不利環(huán)境影響(例如臭氧消耗、光化學(xué)臭氧生成潛力、內(nèi)分泌干擾、全球變暖潛力)。
健康危害
侵入途徑:吸入、皮膚接觸、眼睛接觸、食入。
吸入:刺激呼吸系統(tǒng);皮膚接觸:引起皮膚刺激;眼睛接觸:導(dǎo)致嚴(yán)重的眼睛損傷;食如:吞食有害。
嚴(yán)重刺激眼睛。癥狀可能包括刺痛、撕裂、發(fā)紅、腫脹和視力模糊??赡軐?dǎo)致永久性眼睛損傷,包括失明?;覊m可能刺激呼吸道、皮膚和眼睛。皮膚刺激,可能導(dǎo)致發(fā)紅和疼痛 。
危害防治
切斷火源,勿使用帶火花工具。避免在清潔過程中產(chǎn)生粉塵。避免接觸皮膚或吸入溢出物、灰塵或蒸汽。驅(qū)散不相關(guān)人員。除非穿上適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)服,否則不要觸摸損壞的容器或溢出的藥品。進(jìn)入封閉空間前,先通風(fēng)。將清理的化學(xué)廢物放置在標(biāo)有清楚標(biāo)簽的容器中。用水清洗污染區(qū)域。按照相關(guān)規(guī)定收集和處理溢出物。這種藥品及其容器必須作為危險廢物處置。
呼吸系統(tǒng)防護(hù):佩戴防塵口罩。
眼睛/面部防護(hù):佩戴有側(cè)護(hù)罩的安全眼鏡(或護(hù)目鏡)。
防護(hù)服:建議使用不透水圍裙。
手防護(hù):戴耐化學(xué)手套。
其它:始終遵守良好的個人衛(wèi)生措施,如進(jìn)食、飲用、吸煙前先清洗,定期清洗工作服和防護(hù)設(shè)備,以清除污染物。
皮膚接觸:立即脫掉所有被污染的衣服。用肥皂和水徹底清洗皮膚幾分鐘。如果刺激持續(xù)發(fā)展,請就醫(yī)。
眼睛接觸:取下防護(hù)眼鏡。翻開眼皮并及時用大量清水沖洗眼睛。如果刺激持續(xù)發(fā)展,請就醫(yī)。
吸入:如果呼吸困難,轉(zhuǎn)移到新鮮空氣處,并保持呼吸舒適的姿勢休息。對于呼吸困難者必要時需要吸氧。如果癥狀發(fā)展或持續(xù),請就醫(yī)。
食入:立即呼叫醫(yī)生或毒物控制中心。如果吞食,用水漱口(僅當(dāng)患者意識清醒時)。不要催吐。如果發(fā)生嘔吐,頭部應(yīng)保持低位,以免胃部嘔吐物進(jìn)入肺部。
合適的滅火介質(zhì):噴水、霧、二氧化碳、干粉或抗酒精泡沫。
不適用滅火介質(zhì):不要使用固體水流,因?yàn)樗赡軙稚⒑吐踊鹧妗?/p>
爆炸危險:避免產(chǎn)生粉塵,粉塵在空氣中以足夠的濃度分散,并且在有火源的情況下,是潛在的粉塵爆炸危險。火災(zāi)可能產(chǎn)生刺激性、腐蝕性和/或有毒氣體。
消防專用防護(hù)裝備和預(yù)防措施:消防員必須使用標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)裝備,包括阻燃外套、帶面罩的頭盔、手套、橡膠靴,以及在封閉空間內(nèi)使用SCBA。結(jié)構(gòu)消防員防護(hù)服只能提供有限的保護(hù)。滅火時,應(yīng)佩戴自給式呼吸器,并在正壓需求模式下操作整個面罩。
毒理資料
吸入
萃甲酸的毒性較小,對兔的LD50是2 g/kg,對鼠的LD50是1.7 g/kg。每日口服0.5 g以下對人體并無毒害,甚至用量在4 g以下對健康也無攝害。在動物組織中存在的苯甲酸可與構(gòu)成蛋自質(zhì)成分的甘氨酸結(jié)合而解毒、形成馬尿酸隨尿排出 。
皮膚腐蝕/刺激
引起皮膚刺激。皮膚—兔子—輕微皮膚刺激—24小時—德萊賽測試。
嚴(yán)重眼睛損傷/眼睛刺激
造成嚴(yán)重的眼睛損傷。眼睛—兔子—眼睛嚴(yán)重受損的風(fēng)險—德萊賽測試 。
儲存運(yùn)輸
片狀或粉狀苯甲酸可以用袋包裝,也可以用桶包裝如用作食品添加劑,應(yīng)包裝在內(nèi)襯食品級望料袋和紙袋的桶中。儲存于干燥庫房中,包裝必須嚴(yán)密,勿使其受潮變質(zhì)并防止有害物質(zhì)污染。熔融的苯甲酸可以儲存在打熱的保溫罐中。儲存時應(yīng)防止水進(jìn)入,熔融的苯甲酸必須用裝有加熱保溫罐的卡車運(yùn)輸 。
檢測方法
方法名稱:苯甲酸原料藥—苯甲酸的測定—中和滴定法
應(yīng)用范圍:該方法采用滴定法測定苯甲酸原料藥中苯甲酸的含量。
該方法適用于苯甲酸原料藥。
方法原理:供試品加中性稀乙醇(對酚酞指示液顯中性)溶解后,加酚酞指示液,用氫氧化鈉滴定液滴定,并將滴定的結(jié)果用空白試驗(yàn)校正,根據(jù)滴定液使用量,計(jì)算苯甲酸的含量。
試劑:
1.中性稀乙醇(對酚酞指示液顯中性)
2.氫氧化鈉滴定液(0.1 mol/L)
3.酚酞指示液
4.基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀
儀器設(shè)備:
試樣制備:
1.氫氧化鈉滴定液(0.1 mol/L)
配制:取氫氧化鈉適量,加水振搖使溶解成飽和溶液,冷卻后,置聚乙烯塑料瓶中,靜置數(shù)日,澄清后備用。取澄清的氫氧化鈉飽和溶液5.6 mL,加新沸過的冷水使成1000 mL,搖勻。
標(biāo)定:取在105 ℃干燥至恒重的基準(zhǔn)鄰苯二甲酸氫鉀約0.6 g,精密稱定,加新沸過的冷水50 mL,振搖,使其盡量溶解,加酚酞指示液2滴,用本液滴定,在接近終點(diǎn)時,應(yīng)使鄰苯二甲酸氫鉀完全溶解,滴定至溶液顯粉紅色。每1 mL氫氧化鈉滴定液(0.1 mol/L)相當(dāng)于20.42 mg的鄰苯二甲酸氫鉀。根據(jù)本液的消耗量與鄰苯二甲酸氫鉀的取用量,算出本液的濃度。
貯藏:置聚乙烯塑料瓶中,密封保存;塞中有2孔,孔內(nèi)各插入玻璃管1支,1管與鈉石灰管相連,1管供吸出本液使用。
2.酚酞指示液
取酚酞1 g,加乙醇100 mL使溶解。
操作步驟:精密稱取供試品約0.25 g,加中性稀乙醇(對酚酞指示液顯中性)25 mL溶解后,加酚酞指示液3滴,用氫氧化鈉滴定液(0.1 mol/L)滴定。每1 mL氫氧化鈉滴定液(0.1 mol/L)相當(dāng)于12.21 mg的苯甲酸。
注:“精密稱取”系指稱取重量應(yīng)準(zhǔn)確至所稱取重量的千分之一?!熬芰咳 毕抵噶咳◇w積的準(zhǔn)確度應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)中對該體積移液管的精度要求 。
相關(guān)法規(guī)
苯甲酸有工業(yè)用、食品用、醫(yī)藥用等不同規(guī)格。食品級應(yīng)符合GB1901-80,含量在99.5%以上,熔點(diǎn)121-123 ℃,并對易氧化物、易碳化物、含氯化合物、灼燒殘?jiān)?、重金屬、砷含量等質(zhì)量指標(biāo)作了規(guī)定。
《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB2760-2014)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn) :
食品分類號 | 食品名稱 | 最大使用量(g/kg) | 備注 |
---|
03.03 | 風(fēng)味冰、冰棍類 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
04.01.02.05 | 果醬(罐頭除外) | 1.0 | 罐頭除外。以苯甲酸計(jì) |
04.01.02.08 | 蜜餞涼果 | 0.5 | 以苯甲酸計(jì) |
04.02.02.03 | 腌漬的蔬菜 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
05.02.01 | 膠基糖果 | 1.5 | 以苯甲酸計(jì) |
05.02.02 | 除膠基糖果以外的其他糖果 | 0.8 | 以苯甲酸計(jì) |
11.05 | 調(diào)味糖漿 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
12.03 | 醋 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
12.04 | 醬油 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
12.05 | 醬及醬制品 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
12.10 | 復(fù)合調(diào)味料 | 0.6 | 以苯甲酸計(jì) |
12.10.02 | 半固體復(fù)合調(diào)味料 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
12.10.03 | 液體復(fù)合調(diào)味料(不包括12.03,12.04) | 1.0 | 以苯甲酸計(jì) |
14.02.02 | 濃縮果蔬汁(漿)(僅限食品工業(yè)用) | 2.0 | 僅限食品工業(yè)用。以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.02.03 | 果蔬汁(漿)類飲料 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.03 | 蛋白飲料 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.04 | 碳酸飲料 | 0.2 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.05 | 茶、咖啡、植物(類)飲料 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.07 | 特殊用途飲料 | 0.2 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
14.08 | 風(fēng)味飲料 | 1.0 | 以苯甲酸計(jì),固體飲料按稀釋倍數(shù)增加使用量 |
15.02 | 配制酒 | 0.4 | 以苯甲酸計(jì) |
15.03.03 | 果酒 | 0.8 | 以苯甲酸計(jì) |
合成方法
最初苯甲酸是由安息香膠干餾或堿水水解制得,也可由馬尿酸水解制得。工業(yè)上常用甲苯、鄰二甲苯或萘為原料制備苯甲酸,上述原料可從煤焦油或石油中獲得。此外,由甲苯生產(chǎn)苯甲醛時可副產(chǎn)苯甲酸 。苯甲酸的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有甲苯液相空氣氧化法、三氯甲苯水解法、鄰苯二甲酸酐脫羧法,此外還有芐鹵氧化法 。
甲苯液相空氣氧化法
最早用此法生產(chǎn)苯甲酸的是美國Alied公司。常用的催化劑為可溶性鈷鹽或錳鹽,以乙酸為溶劑。其反應(yīng)機(jī)理為自由基反應(yīng),反應(yīng)溫度為165 ℃左右,壓力為0.6~0.8 MPa,反應(yīng)為放熱反應(yīng)。副產(chǎn)物主要有苯甲醛、苯甲醇、鄰甲基聯(lián)苯、聯(lián)苯、對甲基聯(lián)苯及酯類。副產(chǎn)物均可回收和利用,尤其是苯甲醛和苯甲醇,其本身單價常為苯甲酸的4~5倍,可以大幅度提高裝置的產(chǎn)值和利潤。
盡管以甲苯為原料制苯甲酸的氧化法世界上還有氣相氧化法、化學(xué)計(jì)量氧化法,但空氣液相催化氧化法不僅三廢少,而且反應(yīng)條件溫和,仍是主要生產(chǎn)方法。

甲苯液相空氣氧化
三氯甲苯水解法
甲苯于100~150 ℃進(jìn)行光氯化反應(yīng)所得三氯芐基苯,在ZnCl2存在下(或用石灰乳及鐵粉)與水反應(yīng)得苯甲酸。以三氯芐基苯計(jì),苯甲酸產(chǎn)率為74%~80%。由于該法耗氯,HCl水溶液加熱腐蝕極嚴(yán)重。因此,此法只能是甲苯氯化水解制苯甲醛和苯甲醇的副產(chǎn)物回收利用的補(bǔ)充方法。

三氯甲苯水解
鄰苯二甲酸酐脫羧法
該方法可分為液相法和氣相法。前者催化劑為鄰苯二甲酸鉻鹽和鈉鹽等量組成的混合物;后者的脫羧催化劑為等量的碳酸銅和氫氧化鈣。副產(chǎn)物有鄰苯二甲酸、少量聯(lián)苯、二苯甲酮和蒽醌。

鄰苯二甲酸酐脫羧法
芐鹵氧化法
以芐鹵為原料,KMnO4作氧化劑也可制得苯甲酸。國內(nèi)有文章報道用此法制苯甲酸,其后處理過程無需脫色和重結(jié)晶就能得到白色苯甲酸晶體,而且產(chǎn)率高達(dá)86%,反應(yīng)是在有相轉(zhuǎn)移催化劑存在下進(jìn)行的。

芐鹵氧化法
上述4種合成方法中,以甲苯液相空氣氧化法為主;而甲苯氯化水解制得的產(chǎn)品不宜用于食品工業(yè);鄰苯二甲酸酐脫羧法制得的苯甲酸不易精制,成本高,只是在用量不大的藥物產(chǎn)品制造過程中采用。
實(shí)驗(yàn)室制備
原理:甲苯的甲基被酸性高錳酸鉀溶液氧化成羧酸,生成苯甲酸,鉀鹽(K2SO4)、錳鹽(MnSO4)和水。
方程式如下:
實(shí)際上在PH=7時,甲苯+高錳酸鉀→苯甲酸鉀+氫氧化鉀+二氧化錳+水
藥品與用量:甲苯1.5 g(1.7 mL,0.016 mol)、高錳酸鉀5 g(0.032 mol)、十六烷基三甲基溴化銨0.1 g。
操作流程:用100 mL的圓底燒瓶。安裝回流裝置。向反應(yīng)瓶中分別加入5 g高錳酸鉀,0.1 g十六烷基三甲基溴化銨,1.7 mL甲苯及50 mL水,攪拌加熱沸騰(劇烈攪拌,猛烈沸騰),保持反應(yīng)物溶液平穩(wěn)沸騰。
當(dāng)大量棕色沉淀生成,高錳酸鉀的紫色變淺或消失,甲苯層消失時,反應(yīng)基本結(jié)束。過濾出二氧化錳沉淀,濾液用濃鹽酸酸化,析出苯甲酸的沉淀,抽濾得粗產(chǎn)品。
上下游產(chǎn)品信息
表征圖譜
相關(guān)文獻(xiàn)
用途
工業(yè)
(1)生產(chǎn)苯酚
苯甲酸經(jīng)液相氧化可以生產(chǎn)苯酚。日前主要生產(chǎn)國有荷蘭、美國和加拿大,近年來魯姆斯(Lumus)公司開發(fā)了苯甲酸氣相氧化制苯酚工藝 。
(2)生產(chǎn)對苯二甲酸
對苯二甲酸是合成纖維滌綸的原料之一。苯甲酸鉀發(fā)生歧化反應(yīng)生成對苯二甲酸鉀和苯,用酸處理反應(yīng)混合物,可得對苯二甲酸,副產(chǎn)鉀鹽可循環(huán)使用。世界上絕大部分對苯二甲酸是以對二甲苯為原料生產(chǎn)的,而對二甲苯比甲苯要貴得多 。
(3)生產(chǎn)己內(nèi)酰胺
己內(nèi)酰胺是生產(chǎn)尼龍的原料,一股都用苯酚和環(huán)己烷生產(chǎn),也可以用苯甲酸生產(chǎn) 。
(4)化工中間體
苯甲酸可以作為生產(chǎn)苯甲酸酯和苯二甲酸酯的中間體,苯甲酸酯和苯二甲酸酯是重要的增塑劑。苯甲酸經(jīng)溴化反應(yīng)可以制得溴苯甲酸,間-溴苯甲酸可以作為電照像材料的粘合劑。
(5)增塑劑
苯甲酸分別與二甘醇、三甘醇、二丙二醇反應(yīng)分別生成重要的常見的樹脂增塑劑二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)、三甘醇二苯甲酸酯(TEDB)和二丙二醇二苯甲酸酯(DPGDB),廣泛用于樹脂、涂料和粘合劑的生產(chǎn) 。這些酯佛點(diǎn)高,化學(xué)穩(wěn)定性好,主要用作聚氯乙烯樹脂,聚醋酸乙烯樹脂和聚酯樹脂的增塑劑,此外苯甲酸芐酯還可作醋酸纖維素和硝化纖維素樹脂的增塑劑 。
(6)緩蝕劑
苯甲酸鈉有緩蝕作用,如把苯甲酸鈉加入汽車?yán)鋮s系統(tǒng)的冷卻水中(苯甲酸鈉濃度為1.5%)可防止冷卻系統(tǒng)生銹和腐蝕。若該冷卻裝置中包含有鑄鐵,還需同時加入亞硝酸鈉增加緩蝕效果。此外還可以把苯甲酸鈉摻入包裝紙漿、膠乳涂料、漆、切削油和機(jī)器油中防止金屬腐蝕 。
(7)涂料
苯甲酸還可用于改進(jìn)各種醇酸樹脂涂料的光澤、粘性、強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕性。苯甲酸鹽和苯甲酸可終止醇酸樹脂高聚物的鏈增長,促進(jìn)產(chǎn)品的結(jié)晶度。將苯甲酸引入醇酸樹脂之后可使漆膜快干,但又不似苯乙烯那樣不耐溶劑。改性后的醇酸樹脂制成的漆膜的光澤、硬度和耐水性等都有所提高。
(8)染料載體
苯甲酸、苯甲酸丁酯大量應(yīng)用在聚酯纖維染色中,在疏水的聚酯纖維染色時,它們可作為染料載體 。
(9)潤滑劑
苯甲酸鈉可以作為金屬加工、藥品生產(chǎn)中的潤滑劑。
食品及醫(yī)藥
(1)防腐劑
苯甲酸和苯甲酸鈉有殺菌和抑制細(xì)菌生長的作用,且低毒無味,因而它們廣泛地用作防腐劑。在微酸性介質(zhì)中,僅0.1%濃度的苯甲酸可抑制細(xì)菌生長。改變pH值對苯甲酸鹽的殺菌作用和抑菌作用影響很大,在減性介質(zhì)中其效果明顯降低,pH值在2.5~4.5時效果最佳 。
在食品工業(yè)中,苯甲酸,苯甲酸鈉可作醬油,泡菜、蘋果酒、果汁、飼料等的防腐劑。在藥物、化妝品、牙膏、香粉、煙葉等中,苯中酸和苯甲酸鈉也作防腐劑。苯甲酸鈉在水中有較大的溶解度,通常用得更多一些,但它的pH值較高,殺菌和抑菌能力比苯甲酸弱得多 。
(2)藥物
苯甲酸、苯甲酸鈉、苯甲酸芐酯等都可以用于制造各種藥物,分別治療關(guān)節(jié)炎、膿腫、支氣管炎、皮膚病等,還可用作局部麻醉劑 。苯甲酸可以制作苯甲酸水楊酸軟膏,苯甲酸水楊酸軟膏是以苯甲酸、水楊酸為主要原料,加入羊毛脂、黃凡士林制成的藥劑。其中,苯甲酸與水楊酸聯(lián)合,可以治療成人皮膚真菌病,淺部真菌感染如體癬、手癬及足癬等疾病。
(3)定香劑
苯甲酸可以用作果汁飲料的定香劑??勺鳛楦嘞阌萌朕瓜阆憔_€可用于巧克力、檸檬、橘子、子漿果、堅(jiān)果、蜜餞型等食用香精中。煙用香精中亦常用之。因苯甲酸的溶解度小,使用時須經(jīng)充分?jǐn)嚢?,或溶于少量熱水或乙醇。在清涼飲料用的濃縮果汁中使用時,因苯甲酸易隨水蒸氣揮發(fā),故常用其鈉鹽。
分布情況
苯甲酸以游離態(tài)或以苯甲酸鹽、酯的形式廣泛存在于自然界。安息香樹脂含苯甲酸約20%,其它一些物質(zhì)如野生黑色櫻桃樹的樹皮中也含有少量游離的苯甲酸,草食動物的尿中含有少量苯甲酸的衍生物—苯甲酰氨基乙酸,又名馬尿酸,C6H5CONHCH2COOH 。