Строение и свойства бензойной кислоты. Бензойная кислота

Внешний вид. Бензойная кислота представляет собой бесцветные шелковистые блестящие чешуйки или кристаллы и пластинки белого цвета;

(или кристаллический порошок) для низкосортной кислоты китайского производства.

Физические свойства бензойной кислоты .

Молярная масса 122.12 г/моль

Физические свойства.

Состояние (ст. усл.) твердая

Термические свойства

Температура плавления 122.4 °C

Температура кипения 249.2 °C

Температура разложения 370 °C

Удельная теплота парообразования 527 Дж/кг

Удельная теплота плавления 18 Дж/кг

Химические свойства

Растворимость в воде 0,001 г/100 мл

Описание бензойной кислоты и отличия разных марок.

Бензойная кислота впервые выделена возгонкой в 16 веке из бензойной смолы, отсюда и получило свое название, редкое в науке совпадение, когда выяснилось после того как в 1832 году Юстус фон Либих (немецкий химик) определил структурную формулу бензойной кислоты название совпало с реальной формулой. До сих пор основным способом ее получение является окисление метилбензола (толуола.)

1 перекристаллизация продукта и товарная фасовка, все китайские и бывшие российские производители делали именно так.

В этом случае продукт склонен к быстрому и неотвратимому слеживанию. Мешки с бензойной кислотой превращаться в камень, который сложно разбить даже машинным способом.

Очистка такой кислоты не превышает 97% , на этикетках китайцы пишут гордо 99,5 % но это из за наличия кристаллогидратов. Реальное содержание по сухому веществу значительно меньше.

Вторая особенность прямой кристаллизации наличие большого количества альдегидов, что обуславливает резкий щипящий глаза тошнотворный химический запах.

В настоящее время есть несколько нерадивых фирм занимающихся перетасовкой китайской бензойной кислоты под Европейский БРЕНД DSM. Эти подтелки можно всегда отличить по наличию в мешках бензойной кислоты в кристаллах и резкому их запаху.

Такая бензойная кислота никакого отношения к производителю ДСМ не имеет.

2 способ производства предусматривает дополнительную стадию, расплавление кристаллов бензойной кислоты и последующей перекристаллизации из расплава.

Эта стадия позволяет достичь нескольких задач:

1 Продукт получается мелкими чешуйками, которые не пылят и не слеживаться.

2 за счет высокой температуры испаряются посторонние примеси и содержание основного вещества составляет 99,9% либо 103% по кристаллогидрату.

Отличительная особенность этой кислоты это чешуйки а не кристаллы и значительно более мягкий запах. Только такую кислоту можно применять как для синтеза, ингибирования. так и для пищевых и кормовых целей в качестве добавки Е210.

Спецификация на бензойную кислоту производства компании DSM (KALAMA).

Отличительная особенность данной марки DSM (KALAMA): кристаллизация из расплава позволяющая получить продукт с минимальным коэффициентом слеживания, и значительно более низким запахом, по сравнению с другими производителями.

Технические характеристики для данной марки бензойной кислоты:
Размер хлопьев 0,5-4.5 мм
Насыпная плотность 540кг/м3

Безопасность для человека.

В последнее время появляется много статей в которых приводятся различные данные о жутком вреде данного продукта. Это сильно не соответствует действительности.

бензойную кислоту можно назвать природным соединением, поскольку она присутствует в составе некоторых ягод (черники, брусники, клюквы), а также образуется в кисломолочных продуктах, таких, как йогурты или простокваша. Она позволяет ягодам противостоять грибковым заболеваниям и плесени. Так что это один из немногих изобретенных природой консервантов, но естественно правильных дозировок никто не отменял. При их превышении могут возникнуть неприятные особенности поведения любого химического ингредиента.

Бензойная кислота для животных.

Любителям кошек следует помнить, что для ваших питомцев бензойная кислота и ее соли крайне опасны сами по себе, даже в мизерных количествах. Поэтому прежде чем предлагать своей кошке какой-либо продукт со своего стола, убедитесь, что в его составе нет такого консерванта. Вообще это одна из многих причин, почему не стоит кормить домашних любимцев «человеческими» консервными продуктами. А вот для свиней ее издавна используют в больших количествах, но почему то никто не произносит слова бензойная кислота, а все ветеринары знают ее как добавку ВИОВИТАЛЬ (VevoVitall) (не путать с биоветалем разные вещи хоть и созвучны), что и есть по своему составу чистейшая 99,9% бензойная кислота.

Во всем мире бензойную кислоту активно применяют при откорме и выращивании свиней.

1 Эффект от применения бензойной кислоты высокочистой 99,9%

При выкармливании поросят.

10% улучшение набора веса поросенка

5% уменьшение объема потребления корма.

Уменьшение запаха на ферме и за ее пределами.

Добавление бензойной кислоты высокочистой (не менее 99,9%) ведет к Подкислению мочи.

– После всасывания кишечнике бензойная кислота преобразовывается в гиппуровую кислоту в печени животного, данная кислота легко выводиться с мочой. И ведет к ее интенсивному подкислению. При этом в своем составе гиппуровая кислота содержит амин. Это ведет к Значительному сокращение выбросов NH4+ NH3 аммиака.

Это приводит к значительному уменьшению запаха на свиноферме.

По мимо этого уменьшаются проблемы с UTI (свиноматок)

Бензойная кислота присутствует и в кишечном тракте, подавляя развитие анаэробных бактерий и уменьшая газовыделение. Что значительно уменьшает запах на феме и внешние выбросы.

Антимикробная защита молодняки свиней с помощью бензойной кислоты высокочистой (не менее 99,9%) данные исследований «Ин витро»

Использована 1,/2 ингибирующей концентрации бензойной кислоты.

для ингибирования 50% роста микроорганизмов.

Бензойная кислота — это простейший представитель класса карбоновых или с химической формулой C6H5COOH. Об этом химическом соединении можно сказать, что оно образовалось за счет замещения одного водородного атома, присоединенного к углеродному атому бензольного кольца, на карбоксильную группу.

Бензойная кислота по внешнему виду является бесцветным кристаллическим твердым веществом с плотностью 1,27 г/см³ и молярной массой 122,1 г/моль. Температура плавления C6H5COOH равняется 122,41 °С, кипения — 249,2 °С. В 1 литре воды способно раствориться 2,9 г вещества C6H5COOH. Кислотность составляет 4,202, равен 1,5397.

Название произошло от бензойной смолы, из которой в 16 веке (что впервые описал Нострадамус в 1556 году, а затем и Блез де Виженер в 1596 году) вещество впервые выделили методом возгонки. Долгое время это природное соединение оставалось единственным источником кислоты.

В 1832 году химиком Ю. Либихом была впервые описана структура бензойной кислоты, а в 1875 немецким физиологом Эрнстом Леопольдом Зальковским исследованы ее противогрибковые и антисептические свойства. Соли используются в качестве консерванта пищевых продуктов, а сама бензойная кислота является важным сырьем для синтеза многих других органических соединений. Многие хозяйки и сегодня используют уникальные способности этой карбоновой кислоты для длительного хранения ягод брусники без дополнительных консервантов (даже без добавления сахара) или специальных способов обработки.

Эфиры и соли бензойной кислоты известны как бензоаты. Качественные характеристики ароматических соединений и карбоновых кислот сочетает в себе бензойная кислота. Химические свойства ее определяются наличием ароматического кольца и карбоксильной группы.

Для ароматического кольца характерны реакции электрофильного замещения в основном для третьего атома углерода, расположение которого определяется относительно карбоксильной группы.

Вторая схема идет по месту водорода в карбоксильной группе и протекает медленнее.

Все реакции, упоминаемые для карбоновых кислот, также характерны для C6H5COOH.

Благодаря уникальным антисептическим и противогрибковым свойствам, бензойная кислота используется при консервировании. Она применяется в качестве ряда пищевых добавок E210—E213. Бензойная кислота блокирует работу ферментов и обмен веществ вредных одноклеточных организмов. Благодаря ее действию подавляется рост дрожжей, плесени и многих болезнетворных бактерий. Используют бензойную кислоту или ее натриевую, калиевую или кальциевую соли.

Вещество способно проявлять антимикробное действие только в кислых пищевых продуктах. Если внутри клеток pH меньше или равен 5, то анаэробная ферментация глюкозы будет уменьшаться на 95 %. Эффективность кислоты и бензоатов зависит от pH продуктов питания. Фруктовые соки (содержат лимонную кислоту), игристые напитки (содержат CO2), безалкогольные напитки (содержат соленья (уксусная кислота) или другая закисленная пища консервируются кислотой и ее солями. Оптимальные концентрации при консервации пищи находятся в пределах от 0,05—0,1 %.

На основе толуола чаще всего синтезируется бензойная кислота. Получение ее протекает по схеме реакции окисления метилбензола На коммерческой основе это уникальное органическое соединение производится благодаря частичному окислению толуола кислородом. Процесс протекает на специальном катализаторе. Для лабораторий бензойная кислота является дешевым и доступным реактивом. Для всех синтезов она может быть очищена перекристаллизацией из водного раствора. В этом случае используется свойство высокой растворимости в горячей воде и плохой растворимости в холодной воде.

Бензойная кислота находит широкое применение в качестве консерванта продуктов питания, в медицине и органическом синтезе: на ее основе получаются различные включая красители. Также ее используют в химической промышленности или в практике аналитических лабораторий.

Каждый из нас не раз видел в составе продуктов питания добавку Е210. Это условное обозначение бензойной кислоты. Она встречается не только в продуктах, но и в ряде косметических и медицинских препаратов, так как обладает отличными консервирующими и противогрибковыми свойствами, являясь при этом по большей части натуральным веществом.

Бензойная кислота содержится клюкве, бруснике, кисломолочных продуктах. Разумеется, в ягодах ее концентрация меньше, чем в производимых на предприятиях продуктах.

Бензойная кислота, употребляемая в допустимых количествах, считается безопасной для здоровья человека. Ее применение разрешено практически во всех странах мира, в том числе в России, Украине, странах Европейского Союза, Соединенных Штатах Америки.

Продукты богатые бензойной кислотой:

Общая характеристика бензойной кислоты

Бензойная кислота выглядит как белый кристаллический порошок. Отличается характерным запахом. Это простейшая одноосновная кислота. Она плохо растворима в воде, поэтому чаще используют бензоат натрия (Е 211). В стакане воды может раствориться 0,3 грамма кислоты. Так же ее можно растворить в жирах: 100 гр масла растворит 2 грамма кислоты. В то же время бензойная кислота отлично реагирует на этанол и диэтиловый эфир.

Сейчас в промышленных масштабах Е 210 выделяют с помощью окисления толуола и катализаторов.

Эта добавка считается экологичной и дешевой. В бензойной кислоте можно выделить такие примеси как бензилбеазоат, бензиловый спирт и др. Сегодня бензойная кислота активно используется в пищевой и химической отрасли. Ее используют как катализатор для других веществ, а так же для производства красителей, резины и т.д.

Бензойная кислота активно применяется в пищевой промышленности. Ее консервирующие свойства, а так же дешевизна и натуральность способствуют тому, что встретить добавку Е210 можно практически в каждом продукте, приготовленном на заводе.

Суточная потребность в бензойной кислоте

Бензойная кислота, хоть и содержится во многих фруктах и фруктовых соках, не является для нашего организма жизненно необходимым веществом. Специалистами установлено, что человек может потреблять до 5 мг бензойной кислоты на 1 кг массы тела в день без ущерба для здоровья.

В отличие от человека, кошки очень чувствительны к бензойной кислоте. Для них норма потребления состоит в сотых долях миллиграмма! Поэтому не стоит кормить домашнего любимца своими консервами, или любой другой едой, содержащей много бензойной кислоты.

Потребность в бензойной кислоте возрастает:

• при инфекционных заболеваниях;
• при загущении крови;
• помогает при выработке молока у кормящих матерей.

Потребность в бензойной кислоте снижается:

• в состоянии покоя;
• при низкой свертываемости крови;
• при заболеваниях щитовидной железы .

Усваиваемость бензойной кислоты

Бензойная кислота активно усваивается организмом и превращается в гиппуровую кислоту . Витамин В10 усваивается в кишечнике.

Взаимодействие с другими элементами

Бензойная кислота активно реагирует с белками, растворима в воде и жирах. Парааминобензойная кислота является катализатором для витамина В9 . Но в то же время бензойная кислота может плохо реагировать с другими веществами в составе продуктов, становясь в результате канцерогеном. Например, реакция с аскорбиновой кислотой (Е300) может привести к образованию бензола. Поэтому нужно тщательно следить, чтобы эти две добавки не использовались одновременно.

Также бензойная кислота может стать канцерогеном, вследствие воздействия высокой температуры (более 100 градусов по Цельсию). В организме такой не бывает, но вот разогревать готовую пищу, в составе которой имеется Е 210 все же не стоит.

Полезные свойства бензойной кислоты, её влияние на организм

Бензойную кислоту активно применяют в фармакологической промышленности. Консервирующие свойства играют здесь второстепенную роль, а на первый план выдвигаются антисептические и антибактериальные способности бензойной кислоты.

Она отлично борется с простейшими микробами и грибками, поэтому часто входит в состав противогрибковых медикаментов и мазей.

Популярное применение бензойной кислоты – специальные ванночки для стоп, чтобы вылечить их от грибка и чрезмерной потливости.

Также бензойную кислоту добавляют в отхаркивающие средства – она способствует разжижению мокроты.

Бензойная кислота является производным веществом витамина В10. Его называют также парааминобензойной кислотой . Парааминобензойная кислота необходима организму человека для образования белка, который позволяет телу бороться с инфекциями, аллергией, улучшает текучесть крови, а так же помогает выработке молока у кормящих матерей.

Суточную потребность в витамине В10 определить сложно, так как она связана с витамином В9. Если человек в полной мере получает фолиеву кислоту (В9), то и потребность в В10 удовлетворяется параллельно. В среднем человеку требуется около 100 мг в сутки. В случае отклонений или заболеваний может потребоваться дополнительный прием В10. В таком случае его норма составляет не более 4 гр в день.

По большей части В10 – катализатор для витамина В9, поэтому сферу ее действия можно определить еще шире.

Признаки избытка бензойной кислоты в организме

Если в организме человека происходит переизбыток бензойной кислоты, у него может начаться аллергическая реакция: сыпь, отеки . Иногда наблюдаются признаки астмы, симптомы нарушения деятельности щитовидной железы.

Бензойная кислота (е210) – консервант, используемый в пищевой промышленности.

Описание и характеристика

Впервые кислота была выделена в 16 веке при помощи метода сублимации бензойной смолы. В 19 веке немцы смогли определить структуру кислоты, исследовали ее свойства и сравнили ее характеристики с гиппуровой кислотой. В итоге во второй половине 19 века было выявлено противомикробное действие бензойной кислоты. А в 20 веке ее стали широко применять для консервирования пищевых продуктов.

По своим физическим свойствам бензойная кислота представляет иглы или блестящие моноклинные листочки белого цвета, которые расплавляются при температуре 122 градуса по Цельсию. Кислота хорошо растворяется в воде, жирах и безводном этиловом спирте.

С химической точки зрения консервант можно отнести к одноосновным карбоновым кислотам ароматического ряда. Е210 – природное вещество, которое содержится в ряде ягод: клюква, черника, брусника. Находится она в меде в связанном виде. Бензойная кислота образуется в таких молочных ферментированных продуктах, как йогурт или простокваша, в результате микробного разложения гиппуровой кислоты. Также она содержится в некоторых эфирных маслах, например, в гвоздичном. Противомикробные свойства бензойной кислоты основываются на угнетении активности ферментов в клетках микробов.

Синтетическим путем кислоту получают в ходе окисления толуола. На данный момент этот способ получения кислоты наиболее распространен и считается самым выгодным, так как сырье для этого недорогое, да и сам процесс не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.

Раньше бензойную кислоту получали также при помощи кислотного гидролиза бензотрихлорида и декарбоксилирования фталевой кислоты с воздействием катализаторов. Но сейчас такой способ получения кислоты не является актуальным.

Применение бензойной кислоты

В пищевой промышленности свойства бензойной кислоты применяются в кондитерской, пивоваренной и хлебопекарной промышленности. Используют ее в приготовлении маргаринов, варенья, фруктовых соков, овощных солений, маринованной рыбы, молочных изделий, жевательных резинок, мороженого, приправ, ликеров, конфет и заменителей сахара.

Кроме того, наряду с эфирами и солями используют е210 и в косметической промышленности. В форме бензилбензоата ее применяют в фармацевтике (добавляют в мази против чесотки).

В лечебных целях кислоту используют в качестве фунгицидного и противомикробного средства. Ее добавляют во многие лекарства от кашля, так как она играет роль антисептика и оказывает отхаркивающее действие. Хорошо добавка е210 зарекомендовала себя при лечении потливости ног и грибковых заболеваний кожи.

Широко используют бензойную кислоту в химической промышленности. Так, при синтезировании многих органических веществ кислота часто играет роль главного реагента.

Влияние бензойной кислоты на организм человека

Консервант е210 в целом хорошо усваивается человеческим организмом и взаимодействует с белковыми соединениями, образуя гиппуровую кислоту, в виде которой организм и выводит его почками.

По некоторым данным е210 может вступать во взаимодействие с аскорбиновой кислотой, образуя сильный канцероген – свободный бензол. Поэтому следует избегать продуктов, в составе которых присутствует аскорбиновая кислота и добавка е210.

В России существует строго определенная дозировка для консерванта е210 в продуктах питания. Ее количество не должно превышать 5мг/кг, иначе кислота негативно влияет на состояние почек и печени.

Введение

Физические свойства и нахождение в природе

Химические свойства

Способы получения одноосновных карбоновых кислот ароматического ряда

Нитробензойные кислоты

Применение

Заключение

Список литературы

Введение

Систематическое наименование бензойная кислота

Традиционные названия бензойная кислота

Химическая формула C6H5COOH

Молярная масса 122.12 г/моль

Физические свойства

Состояние (ст. усл.) твердая

Термические свойства

Температура плавления 122.4 °C

Температура кипения 249.2 °C

Температура разложения 370 °C

Удельная теплота парообразования 527 Дж/кг

Удельная теплота плавления 18 Дж/кг

Химические свойства

Растворимость в воде 0,001 г/100 мл

Ароматическими карбоновыми кислотами называются производные бензола, содержащие карбоксильные группы, непосредственно связанные с углеродными атомами бензольного ядра. Кислоты, содержащие карбоксильные группы в боковой цепи, рассматриваются как жирноароматические.

Ароматические кислоты могут быть разделены по количеству карбоксильных групп на одно-, двух- и более основные. Названия кислот, у которых карбоксильная группа непосредственно связана с ядром, производятся от ароматических углеводородов. Названия кислот с карбоксилом в боковой цепи производятся обычно от наименований соответствующих кислот жирного ряда. Наибольшее значение имеют кислоты первого типа: например, бензойная (бензолкарбоновая) С 6 Н 5 -СООН, п- толуиловая (п -толуолкарбоновая), фталевая (1,2-бензолдикарбоновая), изофталевая (1,3-бензолдикарбоновая), терефталевая (1,4-бензолдикарбоновая):

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 Blaise de Vigenère (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.

Сульфосалициловая кислота

2-Окси-5-сульфобензойная кислота

HO3S(HO)C6H3COOH ·2H2O M 254,22

Описание

Сульфосалициловая кислота представляет собой бесцветные полупрозрачные кристаллы игольчатой формы или белый кристаллический порошок.

Сульфосалициловая кислота легко растворима в воде, спирте и эфире, нерастворима в бензоле и хлороформе, светочувствительна. Водные растворы имеют кислую реакцию.

Применение

Сульфосалициловая кислота применяется в медицине для качественного определения белка в моче, при проведении аналитических работ для определения содержания нитратов в воде.

В промышленности сульфосалициловая кислота используется в качестве добавок к основному сырью, при синтезе веществ.

Физические свойства и нахождение в природе

Монокарбоновые кислоты ряда бензола - бесцветные кристаллические вещества с температурой плавления выше 100 °С. Кислоты с пара- положением заместителей плавятся при значительно более высоких температурах, чем их изомеры. Ароматические кислоты кипят при несколько более высоких и плавятся при значительно более высоких температурах, чем кислоты жирного ряда с тем же числом углеродных атомов. Монокарбоновые кислоты довольно плохо растворяются в холодной воде и значительно лучше в горячей. Низшие кислоты летучи с парами воды. В водных растворах монокарбоновые кислоты обнаруживают большую степень диссоциации, чем кислоты жирного ряда: константа диссоциации бензойной кислоты 6,6·10 -5 , уксусной кислоты 1,8·10 -5 . При 370С она разлагается до бензола и СО2 (в небольшом количестве образуются фенол и СО). При взаимодействии с бензоилхлоридом при повышенных температурах бензойная кислота превращается в бензойный ангидрид. Бензойная кислота и ее эфиры содержатся в эфирных маслах (например, в гвоздичном, толуанском и перуанском бальзамах, бензойной смоле). Производное бензойной кислоты и глицина – гиппуровая кислота – продукт жизнедеятельности животных.Кристаллизуется в виде бесцветных пластинок или игл, плавящихся при 121 оС, легко растворимых в спирте и эфире, но трудно растворимых в воде. В настоящее время бензойная кислота довольно широко применяется в промышленности красителей. Бензойная кислота обладает антисентическими свойствами и поэтому используется для консервирования пищевых продуктов. Значительное применение находят также различные производные бензойной кислоты.

Химические свойства

Бензол был открыт Фарадеем в 1825 г. и была установлена его брутто-формула-С 6 Н 6 . В 1865 г. Кекуле предложил его структурную формулу как циклогексатриена-1,3,5. Этой формулой пользуются и в настоящее время, хотя она, как позднее будет показано, несовершенна - не отвечает полностью свойствам бензола.

Наиболее характерной особенностью химического поведениябензола является удивительная инертность двойных углерод-углеродных связей в его молекуле: в отличие от рассмотренных; ранее непредельных соединений он устойчив к действию окислителей (например, перманганата калия в кислой и щелочной среде, хромового ангидрида в уксусной кислоте) и не вступает в обычные реакции электрофильного присоединения, характерные для алкенов, алкадиенов и алкинов.

Пытаясь объяснить свойства бензола особенностями строения, многие ученые вслед за Кекуле выдвигали по этому поводу свои гипотезы. Поскольку непредельность бензола явно не проявлялась, считали, что двойных связей в молекуле бензола нет. Так, Армстронг и Байер, а также Клаус предположили, что в молекуле бензола четвертые валентности всех шести атомов углерода направлены к центру и насыщают друг друга, Ладенбург - что углеродный скелет бензола представляет собой призму, Чичибабин - что в бензоле углерод трехвалентен.

Тиле, усовершенствуя формулу Кекуле, утверждал, что двойные связи в последнем не фиксированы, а постоянно перемещаются-«осциллируют», а Дьюар и Хюккель предложили структурные формулы бензола с двойными связями и малыми циклами.

В настоящее время на основании данных многочисленных исследований можно считать твердо установленным, что шесть углеродных и шесть водородных атомов в молекуле бензола находятся в одной плоскости и что облака π-электронов атомов углерода перпендикулярны плоскости молекулы и, следовательно, параллельны друг другу и взаимодействуют между собой. Облако каждого π-электрона перекрывается облаками π-электронов соседних углеродных атомов. Реальная молекула бензола с равномерным распределением π-электронной плотности по всему кольцу может быть представлена в виде плоского шестиугольника, лежащего между двумя торами.

Отсюда следует, что формулу бензола логично изображать в виде правильного шестиугольника с кольцом внутри, подчеркивая тем самым полную делокализованность π-электронов в бензольном кольце и равноценность всех углерод-углеродных связей в нем. Справедливость последнего заключения подтверждена, в частности, результатами измерения длин С-С-связей в молекуле бензола; они одинаковы и равны 0,139 нм (С-С-связи в бензольном кольце короче ординарных (3,154 нм), но длиннее двойных (0,132 нм)). Распределение электронной плотности в молекуле бензола; длины связей, валентные углы

Очень важным производным бензойной кислоты является ее хлорангидрид - хлористый бензоил. Это жидкость с характерным запахом и сильным лакриматорным действием. Используется как бензоилирующий агент.

Пероксид бензоила используется как инициатор для реакций полимеризации, а также как отбеливающий агент для пищевых масел, жиров, муки.

Толуиловые кислоты. Метилбензойные кислоты называют толуиловыми кислотами. Они образуются при частичном окислении о-, м- и п -ксилолов. NN-Диэтил-м -толуилмид является эффективным репеллентом - препаратом, отпугивающим насекомых:

п-трет -Бутилбензойную кислоту получают в промышленных масштабах жидкофазным окислением трет -бутилтолуола в присутствии растворимой соли кобальта в качестве катализатора. Применяется в производстве полиэфирных смол.

Фенилуксусную кислоту получают из хлористого бензила через нитрил или через магнийорганические соединения. Это кристаллическое вещество с т. пл. 76 °С. Благодаря подвижности подородных атомов метиловой группы легко вступает в реакции конденсации. Эта кислота и ее эфиры применяются в парфюмерии.

Ароматические кислоты вступают во все те реакции, которые свойственны и кислотам жирного ряда. Реакциями с участием карбоксильной группы получают различные производные кислот. Соли получают действием кислот на карбонаты или щелочи. Эфиры - нагреванием смеси кислоты и спирта в присутствии минеральной (обычно серной) кислоты:

Если заместителей в орто- положении нет, то этерификация карбоксильной группы происходит так же легко, как в случае алифатических кислот. Если одно из орто -положений замещено, скорость этерификации сильно уменьшается, а если оба орто- положения заняты, этерификация обычно не идет (пространственные затруднения).

Эфиры орто -замещенных бензойных кислот могут быть получены реакцией солей серебра с галогеналкилами (эфиры пространственно затрудненных ароматических кислот легко и количественно омыляются в присутствии краун-эфиров). Вследствие пространственных затруднений они с трудом подвергаются гидролизу. Группы большие, чем водород, в такой степени заполняют пространство вокруг углеродного атома карбоксильной группы, что затрудняют образование и омыление эфира.

Получение С6Н5СООН:

Основные способы:

1. Путем окисления самых различных производных бензола, имеющих одну боковую цепь, например, толуола, этилбензола, бензилового спирта и т.д.: С6Н5СН3 ® С6Н5СООН

2. Из бензонитрила, который для этого гидролизуют кислотой или щелочью: 2Н2 О С6Н5СN ¾¾® С6Н5СООН + NH3

Бензойная (или росноладанная), Acidum benzoicum sublimatum, Flores Benzoës - весьма распространенное в природе вещество состава С7Н6О2, или С6Н5-СООН; содержится в некоторых смолах, бальзамах, в травянистых частях и в корнях многих растений (согласно прежним, до сих пор не проверенным наблюдениям), а также в цветах Unona odoratissima (в эссенции алан-жилан, или иланг-иланг), в бобровой струе, а главным образом в бензойной смоле, или росном ладане, откуда и ее название. О продуктах сухой перегонки этой смолы есть указания еще в сочинениях, относящихся к XVI ст.; Blaise de Vigenère в своем трактате (1608 г.) "Traité du feu et du sel" первый упоминает о кристаллическом веществе из бензойной смолы, которое впоследствии было исследовано ближе и получило название Flores benzoës. Состав его окончательно установлен Либихом в 1832 г., а Кольбе предложил рассматривать его как фенилкарбоновую кислоту. Б. кислота может быть получена из бензола синтетически и образуется при многих реакциях, совершающихся с телами ароматического ряда. Для фармацевтических надобностей пользуются исключительно кислотой, добытой посредством возгонки бензойной смолы. Лучше всего для этой цели брать сиамский росной ладан, так как в нем нет коричной кислоты, или калькуттский, более дешевый и также содержащий много Б. кислоты. Измельченную смолу слегка подогревают на песчаной бане в железных котелках, при чем масса сначала плавится, а затем выделяет тяжелые пары Б. кислоты, которые садятся на холодных частях прибора в виде кристаллов. Чтобы собрать вещество, котелок прикрывают бумажным конусом или крышкой с широкой трубкой, по которой пары отводят в деревянный ящик, оклеенный бумагой. По окончании операции (причем следует по возможности избегать сильного подогревания) кислота остается в приемнике или на бумажном конусе в виде снежно-белых кристаллов или хлопьев. Полученный этим путем препарат имеет явственный запах ванили, что зависит от содержания в смоле небольшого количества эфирного масла. Лучших выходов можно достигнуть, настаивая продолжительное время тонкоизмельченную смолу с известковым молоком или содой. Смесь затем нагревают до плавления смолы, и из образующейся бензойнокислой соли выделяют вещество соляной кислотой. Полученная таким способом кислота имеет более слабый запах, чем та, которая получается возгонкой. Для технических целей как исходный материал берут гиппуровую кислоту (см. это сл.), содержащуюся в моче травоядных. Мочу быстро выпаривают до ⅓ первоначального объема, фильтруют и обрабатывают избытком соляной кислоты, причем гиппуровая кислота выделяется в кристаллическом виде. По прошествии суток кристаллы отделяют от маточного раствора и очищают повторной кристаллизацией, пока почти вовсе не исчезнет упорно удерживающийся запах мочи. Очищенную гиппуровую кислоту кипятят с соляной кислотой, при чем происходит расщепление на Б. кислоту и гликокол:

HOOC-CH2 + H2O = HOOC-CH2(NH2) + C6H5-COOH.

В больших количествах Б. кислоту можно получать из толуола С6Н5-СН3, окисляя его азотной кислотой; но выгоднее (как и практикуется на заводах) брать для этой цели не толуол, а хлористый бензенил С6Н5CCl3; этот последний нагревают с водой в герметически закрытых сосудах; образующаяся таким путем кислота упорно удерживает галоидозамещенные продукты. Далее, Б. кислоту получают нагреванием известковой соли фталевой кислоты с едкой известью; наконец, значительные количества ее остаются в виде побочного продукта при фабрикации масла горьких миндалей вследствие окисления последнего. Добытую тем или другим путем Б. кислоту очищают перекристаллизацией из горячей воды; обесцвечивание растворов производится посредством обработки животным углем или нагреванием со слабой азотной кислотой. Синтетически бензойную кислоту получил Кекуле, действуя угольной кислотой на бромбензол в присутствии металлического натрия:

C6H5Br + 2Na + CO2 = C6H5CO2Na + NaBr.

Фридель и Крафтс приготовили ее прямо из бензола и угольной кислоты в присутствии хлористого алюминия. Чистая Б. кислота представляет бесцветные одноклиномерные иглы или таблички, уд. веса 1,2 (при 21°), не изменяющиеся на свету, тогда как полученная сублимацией из росного ладана желтеет спустя некоторое время вследствие разложения содержащегося в ней эфирного масла. Вещество плавится при 121,°4 Ц., кипит при 249°,2 без разложения и возгоняется ниже температуры кипения; не имеет запаха. Пары его действуют раздражающим образом на слизистые оболочки дыхательных органов. С парами воды кислота летит уже ниже 100°, а потому водные растворы ее нельзя сгущать посредством выпаривания. 1000 ч. воды растворяют при 0° 1,7 вес. ч., а при 100° 58,75 ч. Б. кислоты. Так же хорошо растворима она в алкоголе, эфире, хлороформе, эфирных и жирных маслах. Некоторые примеси, даже в очень незначительных количествах, настолько резко изменяют ее физические свойства, что одно время признавали существование изомерной Б. кислоты и называли ее салиловой кислотой, но оба вещества оказались вполне тождественными (Бейльштейн). При пропускании паров через сильно нагретую пемзу или, лучше, при сухой перегонке с едким баритом или гашеной известью Б. кислота распадается на бензол и углекислый газ. При сплавлении с едким кали получаются наряду с другими продуктами все три оксибензойные кислоты; окислители действуют на нее довольно трудно. С амальгамой натрия образуются: бензойный альдегид, бензильный алкоголь и другие продукты сложного состава. Хлор и бром, а также иод в присутствии иодноватой кислоты действуют замещающим образом; дымящаяся азотная кислота дает нитробензойные, а дымящаяся серная - сульфобензойные кислоты. Вообще, водороды фенильной группы в Б. кислоте один за другим могут быть замещены различными остатками, причем образуется громадное число разнообразнейших соединений, из которых для многих известно по нескольку изомерных форм. Из производных Б. кислоты, образующихся через замещение в карбоксильной группе, простейшие будут следующие:

Хлористый бензоил, хлорангидрид Б. кислоты, C6H5-COCl получен впервые Либихом и Вёлером в 1832 г. при обработке сухим хлором масла горьких миндалей; он образуется также при действии пятихлористого или треххлористого фосфора на бензойную кислоту или хлорокиси фосфора на бензойнонатровую соль. Бесцветная жидкость с резким запахом, уд. веса 1,324 (при 0°), кипящая при 198°; затвердевает в охладительной смеси в кристаллы (плав. при -1°). Горячей водой быстро разлагается на соляную и Б. кислоты; легко вступает в двойные разложения с целым рядом веществ; так, при действии аммиака Либих и Вёлер получили из него бензамид, или амид Б. кислоты, C6H5-CONH2, кристаллическое вещество, плавящееся при 128°, уд. веса 1,341 (при 4°), растворимое в горячей воде, алкоголе и эфире. Бензамид получается также при нагревании Б. кислоты с роданистым аммонием. Водоотнимающие вещества с легкостью переводят его в нитрил Б. кислоты, бензонитрил или цианистый фенил - C6H5CN. Этот последний получается также из калийной соли сульфобензойной кислоты и цианистого калия. Вещество представляет жидкость с горькоминдальным запахом, кипящую при 190°, уд. веса 1,023 (при 0°), застывающую при сильном охлаждении в твердую массу. Трудно растворим в кипящей воде и легко в спирте и эфире.

Способы получения одноосновных карбоновых кислот ароматического ряда

Одноосновные карбоновые кислоты ароматического ряда могут быть получены всеми общими способами, известными для кислот жирного ряда.

Окисление алкильных групп гомологов бензола. Это один из наиболее часто применяемых способов получения ароматических кислот:

Окисление проводят либо при кипячении углеводорода с щелочным раствором перманганата калия, либо при нагревании в запаянных трубках с разбавленной азотной кислотой. Как правило, этот метод дает хорошие результаты. Осложнения бывают только в тех случаях, когда при действии окислителей разрушается бензольное кольцо.

Окисление ароматических кетонов . Ароматические кетоны легко получаются реакцией Фриделя - Крафтса. Окисление обычно ведут с помощью гипохлоритов по схеме:

Однако могут быть использованы и другие окислители. Ацетопроизводные окисляются легче, чем углеводороды.

Гидролиз тригалогенопроизводных с галогенами у одного углеродного атома. При хлорировании толуола образуется три вида хлоропроизводных: хлористый бензил (идет для получения бензилового спирта), хлористый бензилиден (для получения бензойного альдегида), бензотрихлорид (перерабатывается в бензойную кислоту и в хлористый бензоил). Непосредственный гидролиз бензотрихлорида идет плохо. Поэтому бензотрихлорид нагреванием с бензойной кислотой превращают в хлористый бензоил, который далее при гидролизе легко дает бензойную кислоту:

Гидролиз нитрилов:

Этот способ широко применяется в жирном ряду. В ароматическом ряду исходные нитрилы получают из диазосоединений, из галогенопроизводных обменом с цианидом меди в пиридине или сплавлением сульфонатов с цианидом калия. Нитрилы кислот с нитрильной группой в боковой цепи получают обменной реакцией из галогенопроизводных.

Реакция ароматических углеводородов с галогенопроизводными угольной кислоты

Карбоксильную группу можно ввести в ядро посредством реакции, аналогичной синтезу кетонов по Фриделю - Крафтсу. Катализатором служит хлорид алюминия:

Реакции металлорганических соединений с СО 2:

Обычно используются литий- или магнийорганические соединения.

Хлорангидриды получают действием на кислоты хлористого тионила или пентахлорида фосфора:

Ангидриды получают перегонкой смеси кислоты с уксусным ангидридом в присутствии фосфорной кислоты или действием хлорангидридов на соли:

При действии хлористого бензоила на пероксид натрия получается кристаллический пероксид бензоила:

При действии алкоголята на пероксид бензоила получается соль надбензойной кислоты (гидропероксид бензоила). Эта кислота применяется для получения оксидов из непредельных соединений (реакция Прилежаева) :

Бензол в отсутствие катализатора не реагирует с бромом и хлором, демонстрируя тем самым устойчивость трех двойных связей в его молекуле к действию электрофильных агентов. В то же время наличие последних подтверждается взаимодействием бензола с хлором при облучении, приводящим к образованию гексахлорциклогексана (гексахлоран):

Интересная реакция с участием двойных связей наблюдается при облучении бензола в жидкой фазе светом с длиной волны 253,7 нм. В этих условиях молекула бензола перестраивается, превращаясь в так называемые валентные изомеры.

Нитробензойные кислоты

При нитровании бензойной кислоты получается 78%-мета-, 20% орто- и 2% пара- нитробензойных кислот. Два последних изомера без примесей других изомеров получают окислением орто- и пара- нитротолуолов.

Нитробензойные кислоты обладают более сильными кислотными свойствами, чем бензойная кислота (К = 6,6·10 -5): о- изомер - в 100 раз, м- изомер - в 4,7 раза и п-изо мер - в 5,6 раза. Аналогичная закономерность наблюдается и в случае галогенозамещенных кислот.

Применение

Бензойная кислота и ее соли обладают высокой бактерицидной и бактериостатической активностью, резко возрастающей с уменьшением рН среды. Благодаря этим свойствам, а также нетоксичности бензойную кислоту применяют:

консервант в пищевой промышленности (добавка 0,1% кислоты к соусам, рассолам, фруктовым сокам, джемам, мясному фаршу и др.)

в медицине при кожных заболеваниях как наружное антисептическое (противомикробное) и фунгицидное (противогрибковое) средства, а её натриевую соль – как отхаркивающее средство.

Кроме того, бензойную кислоту и её соли используют при консервировании пищевых продуктов (пищевые добавки E210, E211, E212, E213). Эфиры бензойной кислоты (от метилового до амилового), обладающие сильным запахом, применяют в парфюмерной промышленности. Различные производные бензойной кислоты, например хлор- и нитробензойные кислоты, широко применяют для синтеза красителей.

Бензойную кислоту используют в производстве

капролактама

бензоилхлорида

добавка к алкидным лакам, улучшающая блеск, адгезию, твердость и химическую стойкость покрытия

Большое практическое значение имеют соли и эфиры бензойной кислоты (бензоаты).

Бензоат натрия консервант пищевых продуктов, стабилизатор полимеров, ингибитор коррозии в теплообменниках, отхаркивающее средство в медицине.

Бензоат аммония – антисептик, консервант в пищевой промышленности, ингибитор коррозии, стабилизатор в производстве латексов и клеев.

Бензоаты переходных металлов – катализаторы жидкофазного окисления алкилароматических углеводородов в бензойную кислоту.

Сложные эфиры бензойной кислоты от метилового до изоамилового – душистые вещества. Метилбензоат – растворитель эфиров целлюлозы.

Изоамилбензоат – компонент фруктовых эссенций.

Бензилбензоат – фиксатор запаха в парфюмерии, растворитель душистых веществ, антисептик, репеллент от моли.

Меры предосторожности:

При попадании на кожу вызывает раздражения.

Вдыхание аэрозоля вызывает судорожный кашель, насморк, иногда тошноту и рвоту.

Заключение

Латинское название: Acidum benzoicum

Бензойная кислота C6H5СООН – простейшая одноосновная карбоновая кислота ароматического ряда.

Бензойная кислота – бесцветные кристаллы, плохо растворимые в воде, хорошо – в этаноле и диэтиловом эфире.

Используется в основном в виде натриевых (большая растворимость в воде)- Бензонат натрия, калиевых и кальциевых солей.

Температура плавления - 122.4°С,

Температура кипения - 249°С.

Легко возгоняется(один из способов получения- сухая перегонка смолы бензоина); перегоняется с водяным паром.

Бензойную кислоту (Б.к) применяют в медицине при кожных заболеваниях как наружное антисептическое (противомикробное) и фунгицидное (противогрибковое) средства, а её натриевую соль – как отхаркивающее средство.

Б. к. и ее соли обладают высокой бактерицидной и бактериостатической активностью, резко возрастающей с уменьшением рН среды.

Возможна реакция с некоторыми формами аскорбиновой кислоты (витамина С).

В организме бензойная кислота соединяется с глицином, образуя безвредную гиппуровую кислоту, которая выводится с мочой.

Допустимая доза бензойной кислоты и ее соли для человека - 5 мг/кг веса тела в день.

Концентрация рецептах: 0,2-0,5 % (на 50 г крема - 0,2 г бензоата натрия).

Активность бензойной кислоты падает в присутствии неионных ПАВ, белков и глицерина.

Используется совместно с другими консервантами.

Будучи растворима в жирах, она может применяться как консервант жиров, губных помад и т.д. Максимальная концентрация в косметических изделиях составляет 0,5 %.

Соли бензойной кислоты – бензоаты (например, бензноат натрия) тоже используются как консерванты.

Другое применение: Эфиры бензойной кислоты, обладающие сильным запахом, применяют в парфюмерной промышленности.

Различные производные бензойной кислоты, например хлор- и нитробензойные кислоты, широко применяют для синтеза красителей.

Б. к. и ее эфиры содержатся в эфирных маслах (например, в гвоздичном), толуанском и перуанском бальзамах, бензойной смоле(до 20% кислоты и до 40% ее сложных эфиров).

Дополнительная информация:

На практике чаще всего используют водные растворы бензоата натрия с концентрацией от 5 до 25%.

Для приготовления раствора нужное количество консерванта растворяют приблизительно в половине требуемого объема питьевой воды, нагретой до 50…80С. После полного растворения соли в полученный раствор добавляют оставшуюся воду и тщательно перемешивают. Рекомендуется отфильтровать раствор через слой хлопчатобумажной ткани (бязи). Если консервант растворен в жесткой воде, то раствор может быть слегка мутным, но это не влияет на его консервирующее действие.

При разработке конкретной рецептуры внесения консерванта в продукт необходимо учитывать следующее:

кислотность среды влияет на эффективность консервантов - чем более кислую реакцию имеет продукт, тем меньше в него требуется добавить консерванта;

как правило, продукты пониженной калорийности имеют высокое содержание воды и легко подвергаются порче, поэтому количество добавляемого к ним консерванта должно быть на 30-40% больше, чем рекомендуется для обычных продуктов;

добавка спирта, большого количества сахара или другого вещества, проявляющего консервирующие свойства, снижает требуемое количество консерванта.

Литература

1 Земцова М.Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по органической химии.

2. Химические реактивы и препараты Госхимиздат 1953, Стр. 241-242.

3. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества Изд. 4-е, пер. и доп. М.: Химия 1974, Стр. 121-122.

4. «Краткая химическая энциклопедия» Изд. Советская энциклопедия, Т.4 М. 1965 Стр. 817-826.

5. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов. – СПб: «Иван Фёдоров», 2002, Стр. 421-427.

6. Гитис С.С., Глаз А.И., Иванов А.В.Практикум по органической химии: -М.: Высш шк., 1991. - 303.: ил.

7. Шабаров Ю.С. Органическая химия: Учебник для вузов в 2-х кн. – М.: Химия, 1996.Стр. 558-561, 626-629.