Вперше виділена сублімацією в 16 столітті з бензойної смоли (росного ладану), звідси і отримала свою назву. Цей процес був описаний у Нострадамуса (1556), а потім у Жіроламо Рушеллі (1560. під псевдонімом Alexius Pedemontanus) і у Блеза де Віженера (1596).
У 1832 році німецький хімік Юстус фон Лібіх визначив структуру бензойної кислоти. Він також досліджував, як вона пов'язана з гиппуровой кислотою.
У 1875 німецький фізіолог Ернст Леопольд Зальковскій досліджував протигрибкові властивості бензойної кислоти, яка довгий час використовувалася в консервуванні фруктів.
Бензойна кислота - білі кристали, погано розчинні у воді, добре - в етанолі. хлороформі і діетиловому ефірі. Бензойна кислота є, подібно до більшості інших органічних кислот. слабкою кислотою (pKa 4,21).
Чистий кислота має температуру плавлення 122,4 ° C, температуру кипіння 249 ° C.
Легко переганяється; переганяється з водяною парою, тому неефективно підвищувати концентрацію водних розчинів бензойної кислоти упариванием розчину.
У промислових масштабах бензойну кислоту отримують окисленням толуолу киснем на каталізаторі (нафтената марганцю або кобальту).
Лабораторний синтез і очищення
Хімічний продукт - бензойна кислота - дешевий і легкодоступний. Тому до лабораторного синтезу професійні хіміки вдаються рідко.
Демонстраційний синтез здійснюється в навчальних цілях.
Очищення бензойної кислоти зручно проводити перекристалізацією з розчинника, зазвичай, з води. Інші розчинники придатні для перекристалізації: оцтова кислота (крижана і водний розчин), бензол. ацетон. петролейний ефір і суміш етанолу з водою.
Бензамід і бензонітрил гідролізуються у воді в присутності кислоти або підстави до бензойної кислоти.
Бензальдегід в основний середовищі зазнає перетворення по реакції Канниццаро. У підсумку виходить бензойна кислота і бензиловий спирт.
З бромбензол по реакції карбоксилювання фенілмагнійброміда.
C 6 H 5 M g B r + CO 2 → C 6 H 5 COOM g B r H_MgBr + CO_ \ rightarrow C_H_COOMgBr >>> C 6 H 5 COOM g B r + HC l → C 6 H 5 COOH + M g B r C l H_COOMgBr + HCl \ rightarrow C_H_COOH + MgBrCl >>>
Перший виробничий процес включав в себе гідроліз бензолтріхлоріда під дією гідроксиду кальцію в воді в присутності заліза або його солей в якості каталізатора. Утворений бензоат кальцію переводили в бензойну кислоту обробкою соляною кислотою. Продукт містив значну кількість хлорпроізводних бензойної кислоти, тому не використовувався в якості харчової добавки. В даний час в їжу використовується бензойна кислота, що отримується синтетично.
Колориметрія
Бензойна кислота використовується як тепловий стандарт для калібрування калориметр по температурі і теплоємності. так як теплота кристалізації і плавлення добре відомі і відтворювані.
Бензойна кислота служить для отримання багатьох реактивів, найбільш значимі з них:
- Бензоїлхлориду. C6 H5 C (O) Cl, виходить обробкою бензойної кислоти тіонілхлоридом. фосгеном або хлоридами фосфору PCl3 і PCl5. C6 H5 C (O) Cl - важливе вихідна речовина для деяких похідних бензойної кислоти, таких як бензилбензоат. використовуваний як штучний ароматизатор і репелент.
- Бензоатние пластифікатори. такі як гліколь-, діетіленгліколь- і тріетіленгліколевие ефіри, одержувані переетерефікаціей метілбензоата з відповідним діоли. Альтернативно ці речовини виходять дією бензоїлхлориду на відповідний диол. Ці пластифікатори використовуються з відповідними ефірами терефталевої кислоти.
- Фенол. C6 H5 OH, одержуваний окислювальним декарбоксилюванням при 300-400 ° C. Необхідна температура, може бути знижена до 200 ° C додаванням каталітичних кількостей солей міді (II). Далі фенол може бути конвертований в циклогексанол. який служить вихідною речовиною в синтезі нейлону.
консервант
Бензойну кислоту і її солі використовують при консервуванні харчових продуктів (харчові добавки E210. E211. E212, E213).
Бензойна кислота, блокуючи ферменти. уповільнює обмін речовин у багатьох одноклітинних мікроорганізмів і грибках. Вона пригнічує ріст цвілі. дріжджів і деяких бактерій.
У харчові продукти її додають в чистому вигляді або у вигляді натрієвої, калієвої або кальцієвої солі.
Згубна дія на мікрофлору починається з абсорбції бензойної кислоти ліпідної стінкою клітини.
Оскільки через стінку клітини може проникнути тільки недіссоціірованних кислота, бензойна кислота проявляє антимікробну дію тільки в кислих харчових продуктах.
Якщо внутрішньоклітинний pH 5 або менше, анаеробна ферментація глюкози через фосфорфруктокіназу зменшується на 95%. Ефективність бензойної кислоти і бензоатов залежить від кислотності (pH) їжі.
Кисла їжа, напої, такі, як фруктові соки, (що містять лимонну кислоту), газовані напої, що містять в розчині (вуглекислий газ), безалкогольні напої з (фосфорною кислотою), соління (молочна кислота) та інші кислі харчові продукти консервуються бензойної кислотою і її солями.
Прийняті і оптимальні концентрації бензойної кислоти при консервації їжі 0,05-0,1%.
Бензойну кислоту застосовують у медицині при шкірних захворюваннях, як зовнішній антисептичний (протимікробну) і фунгіцидну (протигрибкову) кошти, при трихофітії і мікозах. а її натрієву сіль, - бензоат натрію - як відхаркувальний засіб.
інші застосування
Ефіри бензойної кислоти (зі спиртами від метилового до амилового) володіють сильним і приємним запахом і застосовуються в парфумерній промисловості.
Деякі інші похідні бензойної кислоти, такі як, наприклад, хлор і нітробензойної кислоти, широко застосовуються для синтезу барвників.
Біологічна дія і вплив на здоров'я людини
Бензойна кислота у вільному вигляді і вигляді складних ефірів зустрічається в складі багатьох рослин і тварин. Значна кількість бензойної кислоти знаходиться в ягодах (близько 0,05%). Зрілі плоди деяких видів вакцініума містять велику кількість вільної бензойної кислоти. Наприклад, в брусниці - до 0,20% в стиглих ягодах, і в журавлині - до 0,063%. Бензойна кислота також утворюється в яблуках після зараження грибком Nectria galligena. Серед тварин, бензойна кислота виявлена в основному в всеїдних або фітофагних видах, наприклад, у внутрішніх органах і м'язах тундряной куріпки (Lagopus muta), також як і в виділеннях самців вівцебика або азіатського слона.
Бензойна смола містить до 20% бензойної кислоти і 40% бензойних ефірів.
Бензойна кислота присутня, як частина гиппуровой кислоти (N-бензоілгліцін) в сечі ссавців. особливо травоїдних тварин. Бензойна кислота добре всмоктується, через коензим А зв'язується з амінокислотою гліцином в гиппуровую кислоту і в такому вигляді виводиться через нирки. Людина виділяє близько 0,44 г / л гиппуровой кислоти в день в сечі і більше, якщо знаходиться в контакті з толуолом або бензойної кислотою. Для людини вважається безпечним споживання 5 мг / кг маси тіла в день. Кішки мають набагато нижчу толерантність до бензойної кислоти, ніж миші і щури. Летальна доза для кішок - 300 мг / кг маси тіла. Оральна ЛД50 для щурів 3040 мг / кг, для мишей 1940-2260 мг / кг.
бензольне кільце
Електрофільне ароматичне приєднання відбувається по 3-му положенню через електроноакцепторних властивостей карбоксильної групи. Друге заміщення відбувається складніше (права частина) завдяки деактивації нітрогрупою. Навпаки, при введенні електронодонорності заступника (наприклад, алкила), друге заміщення відбувається легше.
карбоксильная група
Всі реакції характерні для карбоксильної групи можливі з бензойної кислотою:
- Ефіри бензойної кислоти - продукти кіслотнокаталізіруемой реакції з спиртами
- Аміди бензойної кислоти легко доступні, використовуючи для їх синтезу активовані похідні (такі як бензоїлхлориду), або поєднують реагенти використовуються в пептидному синтезі такі як ДЦГК і ДМАП.
- Більш активний бензойний ангідрид утворюється при дегідратації оцтовим ангідридом або оксидом фосфору
- Високоактивні галогенангідриди легко виходять дією хлоридом фосфору (V) або тіонілхлориду
- Ортоефіри можуть бути отримані в сухих умовах реакцією бензонітрил в кислому середовищі з спиртами
- Відновлення до бензальдегида або бензилового спирту можливо при використанні LiAlH4 або борогідріда натрію
- Декарбоксилирование срібної солі може бути проведено при нагріванні, бензойна кислота може бути декарбоксилировать при нагріванні з сухими лугами або гідроксидом кальцію.
- Бензойна кислота утворює солі
Солі бензойної кислоти називаються бензоат, наприклад: