Бензойная кислота техническая гост 6413-77

Содержание

производство

Ниже приведены некоторые способы получения этого соединения:

-Большая часть бензойной кислоты производится в промышленности путем окисления толуола кислородом, присутствующим в воздухе. Процесс катализируется нафтенатом кобальта при температуре 140-160 ° С и давлении 0,2-0,3 МПа..

-Толуол, с другой стороны, может быть хлорирован для получения бензотрихлорида, который впоследствии гидролизуется до бензойной кислоты.

-Гидролиз бензонитрила и бензамида в кислой или щелочной среде может привести к образованию бензойной кислоты и ее сопряженных оснований.

-Бензиловый спирт при окислении, опосредованном перманганатом калия, в водной среде образует бензойную кислоту. Реакция происходит при нагревании или дефлегмации. После завершения процесса смесь фильтруют для удаления диоксида марганца, а надосадочную жидкость охлаждают до получения бензойной кислоты..

-Бензотрихлоридное соединение реагирует с гидроксидом кальция, используя железо или соли железа в качестве катализаторов, первоначально образуя бензоат кальция, Са (С₆H₅COO)₂. Затем эта соль по реакции с соляной кислотой превращается в бензойную кислоту..

Реакции [ править ]

Реакции бензойной кислоты могут протекать либо по ароматическому кольцу, либо по карбоксильной группе

Ароматическое кольцо править

Реакция электрофильного ароматического замещения будет происходить в основном в 3-м положении из-за электроноакцепторной карбоксильной группы ; т.е. бензойная кислота является .

Карбоксильная группа править

Реакции, характерные для карбоновых кислот, распространяются и на бензойную кислоту.

Сложные эфиры бензоата являются продуктом катализируемой кислотой реакции со спиртами .
Амиды бензойной кислоты обычно получают из бензоилхлорида .
Дегидратация до бензойного ангидрида индуцируется уксусным ангидридом или пентоксидом фосфора .
Производные кислот с высокой реакционной способностью, такие как галогенангидриды , легко получить путем смешивания с галогенирующими агентами, такими как хлориды фосфора или тионилхлорид .
Ортоэфиры могут быть получены реакцией спиртов в кислых безводных условиях с бензонитрилом .
Восстановление до бензальдегида и бензилового спирта возможно с использованием DIBAL-H , LiAlH ₄ или боргидрида натрия .
Декарбоксилирование до бензола можно осуществить нагреванием в хинолине в присутствии солей меди. Декарбоксилирование Хунсдикера может быть достигнуто путем нагревания соли серебра.

Функции кислот

Кислоты в косметических средствах выполняют разные функции. Молочная отшелушивает ороговевшие чешуйки, придавая коже гладкость и мягкость. Лимонная отбеливает, натуральные АНА и ВНА увлажняют. Органические кислоты для сохранности продукта сочетают с консервантами. Чем ниже значение ph (показатель кислотности), тем больше срок использования крема.

Чего ожидать от крема или шампуня, у которого в составе есть benzoic acid? В косметике он выполняет роль консерванта. Известно, что бензойная кислота содержится в ягодах брусники. Именно ей знаменитая ягода обязана свойством воздействовать на инфекцию в почках. Она же образуется в кисломолочных ферментированных продуктах.

На этом основании синтетическую бензойную кислоту применяют в производстве натуральных средств для кожи. Некоторые марки спокойно указывают ее в составе, не боясь укоров в недобросовестности.

Технологи объясняют это двумя причинами: во-первых, использовать ценное органическое сырье на производство консервантов расточительно, его забирает пищевая промышленность.

Во-вторых, бензойная кислота и ее производное Sodium Benzoate (Е211) разрешены экостандартами и поэтому считаются органическими консервантами. В последнее время больше внимания уделяют Е211, поскольку он, в отличие от Е210, не проникает через мембрану клетки.

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.

описание

Бензойную кислоту можно получить из бромбензола с помощью реакции Гриньяра . Бромбензол реагирует с магнием с образованием бромида фенилмагния , который реагирует с диоксидом углерода с образованием C ₆ H ₅ COOMgBr и, наконец, бензойной кислоты при добавлении раствора соляной кислоты.

Кроме того, бензойная кислота может быть получена путем карбоксилирования из бензола с помощью фосгена и трихлорида алюминия (AlCl ₃ ) может быть представлено в качестве катализатора. Эта реакция состоит из ацилирования Фриделя-Крафтса и последующего гидролиза промежуточного бензоилхлорида :

Технически, толуол окисляются с марганцевым диоксидом и серной кислотой в присутствии нафтената марганец , или путем реакции с перманганатом калия . Сегодня толуол в промышленных масштабах окисляется кислородом в газовой фазе в присутствии катализаторов, таких как пятиокись ванадия .

В лаборатории бензойную кислоту можно синтезировать из бензоата натрия. В присутствии соляной кислоты бензоат натрия реагирует с образованием бензойной кислоты и хлорида натрия:

Структура бензойной кислоты

На верхнем изображении структура бензойной кислоты представлена в виде стержня и сферы. Если подсчитать количество черных сфер, то будет проверено, что их шесть, то есть шесть атомов углерода; две красные сферы соответствуют двум атомам кислорода карбоксильной группы -COOH; и, наконец, белые сферы являются атомами водорода.

Как видно, ароматическое кольцо слева, ароматичность которого показана пунктирными линиями в центре кольца. А справа группа -COOH, ответственная за кислотные свойства этого соединения.

Молекулярно, С₆H₅COOH имеет плоскую структуру, потому что все его атомы (кроме водорода) имеют sp-гибридизацию2.

С другой стороны, группа -COOH, очень полярная, позволяет постоянному диполю существовать в структуре; диполь, который можно наблюдать с первого взгляда, если доступна его карта электростатического потенциала.

Этот факт как следствие того, что C₆H₅COOH может взаимодействовать с самим собой диполь-дипольными силами; в частности, со специальными водородными мостиками.

Если наблюдается группа -COOH, будет обнаружено, что кислород C = O может принимать водородную связь; в то время как кислород O-H дарит им.

Хрустальные и водородные мосты

Бензойная кислота может образовывать две водородные связи: она получает и принимает одну одновременно. Следовательно, он образует димеры; то есть его молекула «связана» с другим.

Являются ли эти пары или димеры, C₆H₅COOH-HOOCC₆H₅, структурная основа, которая определяет твердое тело в результате его упорядочения в пространстве.

Эти димеры образуют плоскость молекул, которые, благодаря своим сильным и направленным взаимодействиям, способны установить упорядоченную структуру в твердом теле. Ароматические кольца также участвуют в этой договоренности через взаимодействия дисперсионных сил.

В результате молекулы образуют моноклинный кристалл, точные структурные характеристики которого можно изучить с помощью инструментальных методов, таких как дифракция рентгеновских лучей..

Тогда пара плоских молекул может быть размещена в пространстве преимущественно водородными связями, чтобы вызвать появление этих белых и кристаллических игл..

Структурная изомерия

Для гомологов бензола характерна структурная изомерия .

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомерия углеродного скелета в боковой цепи характерна для ароматических углеводородов, которые содержат три и более атомов углерода в боковой цепи.

Например.

Формуле С₉Н₁₂ соответствуют изомеру изопропилбензол и пропилбензол

Изопропилбензол	Пропилбензол

Изомерия положения заместителей характерна для аренов, которые содержат два и более заместителей в бензольном кольце.

Например.

Формуле С₉Н₁₂ соответствуют изомеру изопропилбензол и пропилбензол

Изопропилбензол	Пропилбензол

Химические свойства аренов

Арены – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат три двойных связи и цикл. Но из-за эффекта сопряжения свойства аренов отличаются от свойств других непредельных углеводородов.

Для ароматических углеводородов характерны реакции:

присоединения,
замещения,
окисления (для гомологов бензола).

Из-за наличия сопряженной π-электронной системы молекулы ароматических углеводородов вступают в реакции присоединения очень тяжело, только в жестких условиях — на свету или при сильном нагревании, как правило, по радикальному механизму

Бензольное кольцо представляет из себя скопление π-электронов, которое притягивает электрофилы. Поэтому для ароматических углеводородов характерны реакции электрофильного замещения атома водорода у бензольного кольца.

Ароматическая система бензола устойчива к действию окислителей. Однако гомологи бензола окисляются под действием перманганата калия и других окислителей.