Benzoesav

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. augusztus 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .

Benzoesav
Tábornok
Szisztematikus név	Benzoesav
Hagyományos nevek	Benzoesav
Chem. képlet	C6H5COOH _ _ _ _
Patkány. képlet	C 7 H 6 O 2
Fizikai tulajdonságok
Állapot	szilárd
Moláris tömeg	122,12 g/ mol
Sűrűség	1,32 g/cm³
Termikus tulajdonságok
Hőfok
•  olvadás	122,4 °C
•  forralás	Olvadáspont: 249,2 °C
• bomlás	370 °C
•  villog	121°C [1]
•  spontán gyulladás	570 °C [1]
Fajlagos párolgási hő	527 J/kg
Fajlagos olvadási hő	18 J/kg
Kémiai tulajdonságok
Sav disszociációs állandó	4.20
Oldhatóság
• vízben	0,29 g/100 ml
Optikai tulajdonságok
Törésmutató	1,504 [2]
Szerkezet
Dipólmomentum	1,72  D
Osztályozás
Reg. CAS szám	65-85-0
PubChem	243
Reg. EINECS szám	200-618-2
MOSOLYOK	C1=CC=C(C=C1)C(=O)O
InChI	InChI=1S/C7H6O2/c8-7(9)6-4-2-1-3-5-6/h1-5H, (H,8,9)WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N
Codex Alimentarius	E210
RTECS	DG0875000
CHEBI	30746
ChemSpider	238
Biztonság
Toxicitás	LD50 500 mg kg−1
GHS piktogramok
NFPA 704	egy 2 0
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A benzoesav ( kémiai képlete - C 7 H 6 O 2 vagy C 6 H 5 COOH ) egy gyenge kémiai szerves sav , amely az aromás karbonsavak osztályába tartozik .

Normál körülmények között a benzoesav a legegyszerűbb egybázisú karbonsav , amely fehér kristályos szilárd anyag .

A benzoesav sóit és észtereit benzoátoknak nevezzük .

Élelmiszer-adalékanyagként és tartósítószerként regisztrálva E210 számmal .

Történelem

Először a 16. században izolálták lepárlással benzoingyantából (harmatos tömjén), innen ered a név. Ezt a folyamatot Nostradamus ( 1556 ), majd Girolamo Rouchelly ( 1560 , Alexius Pedemontanus álnéven) és Blaise de Vigenère ( 1596 ) írta le.

1832 - ben Justus von Liebig német kémikus meghatározta a benzoesav szerkezetét. Azt is megvizsgálta, hogyan kapcsolódik a hippursavhoz .

1875- ben Ernst Leopold Zalkowsky német fiziológus a benzoesav gombaellenes tulajdonságait vizsgálta, amelyet régóta használtak a gyümölcs tartósításában.

Fizikai tulajdonságok

Benzoesav - fehér kristályok, vízben rosszul oldódnak, jól etanolban , kloroformban és dietil-éterben . A benzoesav a legtöbb szerves savhoz hasonlóan gyenge sav ( pKa 4,21).

A tiszta sav olvadáspontja 122,4 °C, forráspontja 249 °C.

Könnyen szublimál ; vízgőzzel desztillálva, ezért nem hatékony a benzoesav vizes oldatainak koncentrációjának növelése az oldat bepárlásával .

Getting

A benzoesav előállítható toluol erős oxidálószerekkel, például kálium-permanganáttal , króm(VI)-oxiddal , salétromsavval vagy krómsavval történő oxidálásával , valamint a ftálsav dekarboxilezésével .

Ipari méretekben a benzoesavat toluol oxigénnel katalizátoron ( mangán vagy kobalt -naftenát ) keresztül történő oxidációjával állítják elő.

Laboratóriumi szintézis és tisztítás

A vegyi termék, a benzoesav olcsó és könnyen beszerezhető. Ezért a hivatásos vegyészek ritkán folyamodnak laboratóriumi szintézishez.

A demonstrációs szintézis oktatási célokat szolgál.

A benzoesav tisztítását célszerűen oldószerből, általában vízből történő átkristályosítással végezzük. Az átkristályosításra alkalmas egyéb oldószerek az ecetsav (jég- és vizes oldat), benzol , aceton , petroléter , valamint etanol és víz keveréke .

Hidrolízis

A benzamid és a benzonitril vízben sav vagy bázis jelenlétében benzoesavvá hidrolizálódik.

Cannizzaro reakciója

A benzaldehid bázikus közegben a Cannizzaro-reakció révén átalakul . Az eredmény benzoesav és benzil-alkohol .

Grignard reakció

Bróm-benzolból fenil-magnézium-bromid karboxilezési reakciójával.

Oxidáció

A toluol vagy benzil-alkohol savanyított kálium-permanganát oldattal benzoesavvá oxidálható :

Beszerzési előzmények

Az első gyártási eljárás a benzol-triklorid hidrolízisét jelentette vízben kalcium-hidroxid hatására vas vagy sói katalizátor jelenlétében . A kapott kalcium-benzoátot sósavval kezelve benzoesavvá alakítottuk . A termék jelentős mennyiségű benzoesav klórszármazékot tartalmazott, ezért élelmiszer-adalékanyagként nem használták. Jelenleg szintetikus benzoesavat használnak az élelmiszerekben.

Alkalmazás

Kalorimetria

A benzoesavat termikus etalonként használják a kaloriméterek hőmérsékleti és hőkapacitási kalibrálásához , mivel a kristályosodási és olvadási hő jól ismert és reprodukálható.

Nyersanyagok

A benzoesavat számos reagens előállítására használják, ezek közül a legjelentősebbek:

• A benzoil-kloridot , a C 6 H 5 C(O)Cl-t benzoesavat tionil-kloriddal , foszgénnel vagy PCl 3 és PCl 5 foszfor-kloridokkal kezelve állítják elő . A C6H5C ( O)Cl fontos kiindulási anyag néhány benzoesav-származékhoz, például a benzil -benzoáthoz , amelyet mesterséges íz- és rovarriasztóként használnak .
• Benzoát lágyítók , például glikol, dietilénglikol és trietilénglikol-éterek, amelyeket metil-benzoát megfelelő diollal történő átészterezésével állítanak elő . Alternatív megoldásként ezeket az anyagokat benzoil-kloridnak a megfelelő diolra való reagáltatásával állítják elő. Ezeket a lágyítószereket a megfelelő tereftálsav - észterekkel együtt használják .
• Fenol , C 6 H 5 OH, oxidatív dekarboxilezéssel 300–400 °C-on. A kívánt hőmérséklet 200 °C-ra csökkenthető katalitikus mennyiségű réz(II)-sók hozzáadásával . A fenolt ezután ciklohexanollá lehet alakítani , amely kiindulási anyagként szolgál a nejlon szintézisében .

Tartósítószer

A benzoesavat és sóit élelmiszerek tartósítására használják (élelmiszer-adalékanyagok E210 , E211 , E212 , E213 ).

A benzoesav, amely blokkolja az enzimeket , lelassítja az anyagcserét számos egysejtű mikroorganizmusban és gombában. Gátolja a penész , élesztő és néhány baktérium növekedését .

Élelmiszerekhez adják tiszta formában vagy nátrium-, kálium- vagy kalciumsó formájában.

A mikroflórára gyakorolt ​​káros hatás a benzoesavnak a lipid sejtfal általi felszívódásával kezdődik .

Mivel csak a nem disszociált sav tud áthatolni a sejtfalon, a benzoesav csak savas élelmiszerekben fejt ki antimikrobiális hatást.

Ha az intracelluláris pH 5 vagy kevesebb, a glükóz anaerob fermentációja a foszfofruktokinázon keresztül 95%-kal csökken. A benzoesav és a benzoátok hatékonysága az élelmiszer savasságától (pH) függ.

Benzoesavval és sóival tartósítják a savas ételeket, italokat, például gyümölcsleveket ( citromsavat tartalmazó ), szénsavas italokat oldatban ( szén-dioxid ), üdítőitalokat ( foszforsavat ), savanyúságot ( tejsav ) és egyéb savas ételeket.

A benzoesav elfogadott és optimális koncentrációja az élelmiszerek tartósítása során 0,05-0,1%.

Orvostudomány

A benzoesavat a gyógyászatban bőrbetegségekre, külső fertőtlenítő (antimikrobiális) és gombaölő (gombaellenes) szerként, trichophytosis és mikózisok kezelésére , nátriumsóját, a nátrium-benzoátot  pedig köptetőként használják.

Egyéb felhasználások

A benzoesav észterei (a metiltől az amilig terjedő alkoholokkal) erős és kellemes illatúak, és az illatiparban használatosak.

A benzoesav néhány más származékát, mint például a klór- és nitro-benzoesavat széles körben használják színezékek szintézisére.

Biológiai hatás

A benzoesav szabad és észter formában számos növényben és állatban megtalálható. Jelentős mennyiségű benzoesav található a bogyókban (kb. 0,05%). Egyes vaccinium fajták érett gyümölcsei nagy mennyiségű szabad benzoesavat tartalmaznak. Például vörösáfonyában  akár 0,20% az érett bogyókban, és az áfonyában  - akár 0,063%. Benzoesav képződik az almában a Nectria galligena gombával való fertőzés után. Az állatok közül a benzoesav főleg mindenevő vagy fitofág fajokban található, például a tundrai fogoly (Lagopus muta) belső szerveiben és izmaiban, valamint a hím pézsmaökör vagy ázsiai elefánt váladékában .

A benzoegyanta legfeljebb 20% benzoesavat és 40% benzoesav-észtert tartalmaz.

A benzoesav a hippursav (N-benzoilglicin) részeként van jelen az emlősök , különösen a növényevők vizeletében .

Benzolgyűrű

Az elektrofil aromás szubsztitúció a 3-as pozícióban történik a karboxilcsoport elektronszívó tulajdonságai miatt. A második helyettesítés nehezebb (jobb oldal) a nitrocsoport általi deaktiválás miatt . Ezzel szemben, ha elektrondonor szubsztituenst (pl. alkil ) viszünk be, a második szubsztitúció könnyebben megy végbe.

Karboxilcsoport

A benzoesavval minden, a karboxilcsoportra jellemző reakció lehetséges:

• A benzoesav észterei alkoholokkal végzett savkatalizált reakció termékei.
• A benzoesavamidok könnyen hozzáférhetők aktivált származékok (például benzoil-klorid) felhasználásával szintézisükhöz, vagy a peptidszintézisben használt reagensek , például DCHA és DMAP kombinálásával .
• Az aktívabb benzoesavanhidridet ecetsavanhidriddel vagy foszfor-oxiddal végzett dehidratálással állítják elő.
• A nagy aktivitású savhalogenidek könnyen előállíthatók foszfor(V) -klorid vagy tionil-klorid hatására
• Az ortoésztereket száraz körülmények között benzonitrilnek savas közegben alkoholokkal való reagáltatásával állíthatjuk elő.
• A redukálás benzaldehiddé vagy benzil-alkohollá lehetséges LiAlH 4 vagy nátrium-bór-hidrid segítségével
• Az ezüstsó dekarboxilezését melegítéssel, a benzoesavat száraz lúgokkal vagy kalcium-hidroxiddal történő melegítéssel dekarboxilezhetjük .
• A benzoesav sókat képez

Biztonság

Számos tanulmány szerint a benzoesav, sói és észterei megfelelő szintű fogyasztás esetén biztonságosak az emberre [3] [4] [5] . A benzoesav jól felszívódik, a koenzim A révén a glicin aminosavhoz kötődik hippursavvá, és ebben a formában ürül ki a vesén keresztül. Egy személy körülbelül 0,44 g/l hippursavat választ ki naponta a vizelettel, és többet is, ha toluollal vagy benzoesavval érintkezik. A macskák sokkal kevésbé tolerálják a benzoesavat, mint az egerek és a patkányok [6] . A macskák halálos adagja 300 mg/ttkg. Orális LD50 patkányoknak 3040 mg/kg, egereknek 1940-2260 mg/kg.

A benzoesav és sói toxicitását vizsgáló Nemzetközi Kémiai Biztonsági Program 647-825 mg/ttkg/ttkg/nap dózis mellett nem tárt fel semmilyen mellékhatást embernél [3] . Az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság (FDA) a benzoesavat „ Általánosan biztonságosnak ” (GRAS) tekinti az Egyesült Államokban, mint antimikrobiális , ízesítő- és élelmiszer-adalékanyagot az élelmiszerekben, legfeljebb 0,1%-os felhasználási szinttel [7] . Állati takarmányban is biztonságosan felhasználható tartósítószerként vagy savanyítóként [8] . 1996-ban a FAO/WHO Élelmiszer-adalékanyagokkal foglalkozó Vegyes Szakértői Bizottsága (JECFA) a benzoesav tolerálható napi bevitelét (ADI) 5 mg/ttkg-ban határozta meg [5] . 2021-ben egy biztonsági újraértékelést követően a JECFA ezt a mennyiséget úgy módosította, hogy az ADI-t 20 mg/ttkg-ra emelte [5] . A benzoesav (E210) a 231/2012/EK bizottsági rendeletben engedélyezett élelmiszer-adalékanyagként szerepel, és a „Színező- és édesítőszereken kívüli adalékanyagok ” [ 9 ] kategóriába tartozik . 2016-ban az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (EFSA) a biztonsági újraértékelést végrehajtva 5 mg/testtömeg-kg-ban határozta meg az E210 ADI-t [4] .

A benzoesav allergiás reakciókat okozhat : irritációs tüneteket, például kiütést , bőrpírt vagy égő érzést, ha szembe kerül, a bőrön, illetve belélegzik [10] . A nátrium-benzoáttal ( E211 ) és a kálium-benzoáttal ( E212 ) ellentétben a benzoesavat az FDA nem sorolja fel olyan anyagként, amely bizonyos körülmények között benzollá alakulhat [11] . A benzoesavról szintén nem gyanítható a hiperaktív viselkedés gyermekeknél, ellentétben az E211-gyel [12] .

Származékok

• 2,3-dihidroxi-benzoesav (pirokatekinsav)
• 2,4-dihidroxi-benzoesav (béta-rezorcilsav)
• 2,5-dihidroxi-benzoesav (gentizinsav)
• 2,6-dihidroxi-benzoesav (gamma-rezorcilsav)
• 3,4-dihidroxi-benzoesav (protokatechinsav)
• 3,5-dihidroxi-benzoesav (alfa-rezorcilsav)
• 3-nitrobenzoesav
• 3,5-dinitrobenzoesav
• Tolusavak

Sók

A benzoesav sóit benzoátoknak nevezzük, például:

• ammónium-benzoát
• lítium-benzoát
• nátrium benzoát
• magnézium-benzoát
• Mangán-benzoát
• Réz(II)-benzoát
• Higany(II)-benzoát
• Ólom(II)-benzoát
• Ezüst benzoát

Jegyzetek

• Chemical Encyclopedia / Szerk.: Knunyants I.L. és mások - M . : Szovjet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 p.

• Benzoesav // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.

Linkek

• Jelena Shatalova. "Habitat". "Az örök fiatalság termékei" (elérhetetlen link) . — Channel One program. Letöltve: 2011. november 22. Az eredetiből archiválva : 2011. november 21.. (határozatlan) 
• https://web.archive.org/web/20130423163348/http://www.nordspb.ru/benzoesaure

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (angol) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - P. 16-18. — ISBN 978-1-4987-5428-6
2. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics  (angol) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - P. 3-40. — ISBN 978-1-4987-5428-6
3. ↑ 1 2 Zárójelentés a benzilalkohol, benzoesav és nátrium-benzoát biztonsági értékeléséről  //  International Journal of Toxicology. - 2001-01. — Vol. 20 , iss. 3_suppl . — P. 23–50 . - ISSN 1092-874X 1091-5818, 1092-874X . - doi : 10.1080/10915810152630729 . Az eredetiből archiválva : 2021. december 23.
4. ↑ 1 2 Az EFSA élelmiszer-adalékanyagokkal és tápanyagforrásokkal foglalkozó testülete (ANS). Tudományos vélemény a benzoesav (E 210), a nátrium-benzoát (E 211), a kálium-benzoát (E 212) és a kalcium-benzoát (E 213) élelmiszer-adalékanyagként történő újraértékeléséről  // EFSA Journal. — 2016-03. - T. 14 , sz. 3 . - doi : 10.2903/j.efsa.2016.4433 .
5. ↑ 1 2 3 Egészségügyi Világszervezet. 92. JECFA - Chemical and Technical Assessment (CTA), 2021  (angol)  // Élelmiszerügyi és Mezőgazdasági Szervezet az Egyesült Nemzetek Szervezete. – 2021.
6. ↑ P. Bedford, E. Clarke. Kísérleti benzoesav-mérgezés a macskában  (angol)  // Veterinary Record. - 1972-01-15. — Vol. 90 , iss. 3 . — P. 53–58 . — ISSN 2042-7670 0042-4900, 2042-7670 . - doi : 10.1136/vr.90.3.53 .
7. ↑ CFR-Szövetségi Szabályozási Kódex 21. cím . FDA . Letöltve: 2022. október 15. (határozatlan)
8. ↑ CFR-Szövetségi Szabályozási Kódex 21. cím . FDA . Letöltve: 2022. október 15. (határozatlan)
9. ↑ A Bizottság 1129/2011/EU rendelete (2011. november 11.) az 1333/2008/EK európai parlamenti és tanácsi rendelet II. mellékletének az élelmiszer-  adalékanyagok uniós jegyzékének létrehozásával történő módosításáról .
10. ↑ New Jersey Egészségügyi Minisztérium. Benzoesav (2009). (határozatlan)
11. ↑ Élelmiszerbiztonsági és Alkalmazott Táplálkozási Központ. Kérdések és válaszok a benzol üdítőitalokban és egyéb italokban való előfordulásáról   // FDA . — 2022-02-25.
12. ↑ Megerősítették, hogy az élelmiszer-színezék nem káros a gyermekek számára – Élelmiszer-szabványügyi Ügynökség nem hajlandó cselekedni . www.i-sis.org.uk . Letöltve: 2021. december 25. Az eredetiből archiválva : 2021. december 25. (határozatlan)

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán nagy kínai Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4144531-4 J9U : 987007566441405171 LCCN : sh2003009190