[科普中國]-苯甲酸

苯甲酸為具有苯或甲醛的氣味的鱗片狀或針狀結(jié)晶，化學(xué)式C6H5COOH。熔點122.13℃，沸點249℃，相對密度1.2659（15/4℃）。在100℃時迅速升華，它的蒸氣有很強的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸強。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。

研究簡史苯甲酸于16世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)。

1556年，Nostradamus最早描述安息香膠的干餾作用；后由Alexius Pedemontanus和布萊斯德破譯分別于1560年和1596年發(fā)現(xiàn)。

1875年，Salkowski發(fā)現(xiàn)苯甲酸的抗真菌藥力，于是苯甲酸用于長期保存云莓。1

理化性質(zhì)物理性質(zhì)外觀與性狀：鱗片狀或針狀結(jié)晶，具有苯或甲醛的臭味。

水中溶解度：0.21g（17.5℃）、0.35g（25℃）、2.2g（75℃）、2.7g（80℃）、5.9g（100℃）。

熔點（℃）：121.7。

沸點（℃）：249.2。

飽和蒸氣壓（kPa）：0.13（96℃）。

閃點（℃）：121。

引燃溫度（℃）：571。

相對密度（水=1）：1.27。

相對蒸氣密度（空氣=1）：4.21。2

物質(zhì)結(jié)構(gòu)羧基直接與苯環(huán)碳原子相連接的最簡單的芳香酸?；瘜W(xué)式C6H5COOH。又稱安息香酸。InChI編碼：InChI=1/C7H6O2/c8-7⑼6-4-2-1-3-5-6/h1-5H，（H，8，9）

化學(xué)性質(zhì)苯甲酸是簡單的芳香族羧酸，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)。

酸性

苯甲酸在水中電離常數(shù)Ka= 6.4×10-5（25℃），苯甲酸的酸性稍強于環(huán)己烷甲酸，這是由于苯環(huán)上的sp2雜化碳原子電負性較大，給電子作用較弱。

羧酸衍生物的生成

苯甲酸可以與對應(yīng)試劑反應(yīng)，生成酯、酰鹵、酰胺、酸酐等羧酸衍生物。

例如，苯甲酸與甲醇在酸的催化下，依循加成—消除機理生成苯甲酸甲酯。

又如，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%。

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℃。

與金屬有機化合物的反應(yīng)

苯甲酸可以與格林試劑、甲基鋰等金屬有機化合物發(fā)生反應(yīng)，生成對應(yīng)的金屬有機化合物。其中，苯甲酸與甲基鋰反應(yīng)是制備酮的一般方法。

還原反應(yīng)

苯甲酸可以催化還原得到苯甲醇，常用的催化劑有ZrO2、CeO2、ZnO、Mo的氧化物。

親電取代反應(yīng)

苯甲酸的苯環(huán)上可發(fā)生芳基親電取代反應(yīng)，反應(yīng)主要得到間位取代產(chǎn)物。

例如，苯甲酸與硝酸鈉在濃硫酸的催化下，生成間硝基苯甲酸，在85℃、濃硫酸與硝酸鈉質(zhì)量比為5：1的條件下，產(chǎn)率約為81.0%。

親核取代反應(yīng)

苯甲酸還可以發(fā)生芳基親電取代反應(yīng)，反應(yīng)主要得到鄰對位取代產(chǎn)物。

分布情況以游離酸、酯或其衍生物的形式廣泛存在于自然界中，例如，在安息香膠內(nèi)以游離酸和芐酯的形式存在；在一些植物的葉和莖皮中以游離的形式存在；在香精油中以甲酯或芐酯的形式存在；在馬尿中以其衍生物馬尿酸的形式存在。1

制備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)上苯甲酸是在鈷、錳等催化劑存在下用空氣氧化甲苯制得；或由鄰苯二甲酸酐水解脫羧制得。

實驗室制備原理：

甲苯與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成苯甲酸、鉀鹽（K2SO4）、錳鹽（MnSO4）和水。方程式如下：

藥品與用量：

甲苯1.5g（1.7ml，0.016mol）、高錳酸鉀5g（0.032mol）、十六烷基三甲基溴化銨0.1g。

操作流程：

用100ml的圓底燒瓶。安裝回流裝置。向反應(yīng)瓶中分別加入5g高錳酸鉀，0.1g十六烷基三甲基溴化銨，1.7ml甲苯及50ml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。

粗產(chǎn)品用水重結(jié)晶。在沸水浴上干燥，稱量，測其熔點。

工業(yè)制備工業(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3。

應(yīng)用領(lǐng)域主要用于抗真菌及消毒防腐，用于醫(yī)藥、染料載體、增塑劑、香料和食品防腐劑等的生產(chǎn)，也用于醇酸樹脂涂料的性能改進，也作為鋼鐵設(shè)備的防銹劑、農(nóng)業(yè)化學(xué)品。

醫(yī)藥用途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。

防腐劑苯甲酸可以用作食品、飼料、乳膠、牙膏的防腐劑。在酸性條件下，對霉菌、酵母和細菌均有抑制作用，但對產(chǎn)酸菌作用較弱。苯甲酸分子態(tài)的抑菌活性較離子態(tài)高，故PH小于4時，抑菌活性高，抑菌的最適pH值為2.5～4.0，一般以低于pH值4.5～5.0為宜。由于苯甲酸對水的溶解度低，故實際多是加適量的碳酸鈉或碳酸氫鈉，用90℃以上熱水溶解，使其轉(zhuǎn)化成苯甲酸鈉鈉后才添加到食品中。若必須使用苯甲酸，可先用適量乙醇溶解后再應(yīng)用。由于苯甲酸對水的溶解度比苯甲酸鈉低，因此在酸性食品中使用苯甲酸鈉時，要注意防止由于苯甲酸鈉轉(zhuǎn)變成苯甲酸而造成沉淀和降低其使用效果。苯甲酸在醬油、清涼飲料中可與對-羥基苯甲酸酯類一起使用而增效。

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)充分攪拌，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。

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。4也可以用作制藥和染料的中間體，用于制取增塑劑和香料等。

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。

涂料助劑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。也可作染色和印色的媒染劑。

日用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)。5

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)果用空白試驗校正，根據(jù)滴定液使用量，計算苯甲酸的含量。

試劑：

1. 中性稀乙醇（對酚酞指示液顯中性）

⒉ 氫氧化鈉滴定液（0.1mol/L）

⒊ 酚酞指示液

⒋ 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（0.1mol/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5.6mL，加新沸過的冷水使成1000mL，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0.6g，精密稱定，加新沸過的冷水50mL，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1mL氫氧化鈉滴定液（0.1mol/L）相當(dāng)于20.42mg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。

⒉ 酚酞指示液

取酚酞1g，加乙醇100mL使溶解。

操作步驟：精密稱取供試品約0.25g，加中性稀乙醇（對酚酞指示液顯中性）25mL溶解后，加酚酞指示液3滴，用氫氧化鈉滴定液（0.1mol/L）滴定。每1mL氫氧化鈉滴定液（0.1mol/L）相當(dāng)于12.21mg的C7H6O2。

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。“精密量取”系指量取體積的準(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)《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB2760－1996）規(guī)定：碳酸飲料，最大使用量為0.2g/kg；低鹽醬菜、醬類、蜜餞，0.5g/kg；葡萄酒、果酒、軟糖，0.8g/kg；醬油、食醋、果醬（不包括罐頭）、果汁（味）型飲料，1.0g/kg；食品工業(yè)用塑料桶裝濃縮果蔬汁，2g/kg；果汁（果味）冰，1.0g/kg（混用或單獨使用）。苯甲酸和苯甲酸鈉同時使用時，以苯甲酸計不得超過最大使用量。

醬油、不含二氧化碳的飲料中，以苯甲酸計，最高用量為0.6g/kg。（1998）

安全措施泄漏應(yīng)急處理隔離泄漏污染區(qū)，周圍設(shè)警告標(biāo)志，切斷火源。應(yīng)急處理人員戴好防毒面具，穿一般消防防護服。用清潔的鏟子收集于干燥潔凈有蓋的容器中，運至廢處理場所。如大量泄漏，收集回收或無害處理后廢棄。

防護措施呼吸系統(tǒng)防護：空氣中濃度超標(biāo)時，戴面具式呼吸器。緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴自給式呼吸器。

眼睛防護：戴化學(xué)安全防護眼鏡。

防護服：穿防酸堿工作服。

手防護：戴防化學(xué)品手套。

其它：工作后，淋浴更衣。注意個人清潔衛(wèi)生。定期體檢。

急救措施皮膚接觸：脫去污染的衣著，用大量流動清水徹底沖洗。

眼睛接觸：立即翻開上下眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。呼吸困難時給輸氧。呼吸停止時，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。

食入：誤服者漱口，飲牛奶或蛋清，就醫(yī)。

滅火方法：霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土。

注意事項外用該品局部可能有輕度刺激。油膏劑不宜貯存于溫度過高處。

環(huán)境危害：對環(huán)境有危害，對水體和大氣可造成污染。

燃爆危險：該品可燃，具刺激性。

危險特性：遇明火、高熱可燃。

毒理資料對微生物有強烈的毒性，但其鈉鹽的毒性則很低。對大鼠經(jīng)口LD50:1700mg/kg。每日口服0.5g以下，對體并無毒害，甚至用量不超過4g對健康也無損害。在人體和動物組織中可與蛋白質(zhì)成分的甘氨酸結(jié)合而解毒，形成馬尿酸6

吸收口服攝入苯甲酸和苯甲酸鈉后，胃腸道的實驗動物或人類，可以假定100%吸收。在人類中，達到血漿濃度峰值在1 - 2小時。

毒性表現(xiàn)皮膚危害：發(fā)紅，燃燒的感覺，瘙癢。

吸入危害：咳嗽，喉嚨痛。

眼睛危害：發(fā)紅，疼痛。

誤吞危險：腹痛，惡心，嘔吐。

健康危害侵入途徑：吸入、食入。

健康危害：對皮膚有輕度刺激性。蒸氣對上呼吸道、眼和皮膚產(chǎn)生刺激。該品在一般情況下接觸無明顯的危害性。

急性毒性502530mg/kg（大鼠經(jīng)口）；2370mg/kg（小鼠經(jīng)口）；500mg/kg（人經(jīng)口）；人經(jīng)口6mg/kg最低中毒量，可有皮膚損害。

危險特性：遇高熱、明火或與氧化劑接觸，有引起燃燒的危險。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

周雅文 - 副教授 - 北京工商大學(xué)