Benzoesäure , CHO (oder CHCOOH), ist ein farbloser kristallener Festkörper und die einfachste aromatische carboxylic Säure. Der Name ist auf Kaugummi benzoin zurückzuführen gewesen, der seit langem die einzige Quelle für Benzoesäure war. Seine Salze werden als ein Essen verwendet Schutz- und Benzoesäure ist ein wichtiger Vorgänger für die Synthese von vielen anderen organischen Substanzen. Die Salze und esters von Benzoesäure sind als benzoates bekannt.

Geschichte

Benzoesäure wurde im sechzehnten Jahrhundert entdeckt. Die trockene Destillation des Kaugummis benzoin wurde zuerst von Nostradamus (1556), und nachher von Alexius Pedemontanus (1560) und Blaise de Vigenère (1596) beschrieben.

Pionierarbeit 1830 durch eine Vielfalt von Erfahrungen, die auf amygdalin gestützt sind, der bei bitteren Mandeln (die Frucht von Prunus dulcis) erhalten ist, hatte das Öl durch Pierre Robiquet und Antoine Boutron-Charlard, zwei französische Chemiker, benzaldehyde erzeugt, aber sie haben darin gescheitert, eine richtige Interpretation der Struktur von amygdalin auszuarbeiten, der dafür verantwortlich sein würde, und so die Identifizierung des benzoyl radikalen CHO verpasst hat.

Dieser letzte Schritt wurde einige wenige Monate später (1832) von Justus von Liebig und Friedrich Wöhler erreicht, der die Zusammensetzung von Benzoesäure bestimmt hat. Diese Letzteren haben auch nachgeforscht, wie hippuric Säure mit Benzoesäure verbunden ist.

1875 hat Salkowski die antipilzartigen geistigen Anlagen von Benzoesäure entdeckt, die seit langem in der Bewahrung verwendet wurde, Moltebeere-Früchte zu benzoate-enthalten.

Produktion

Industrievorbereitungen

Benzoesäure wird gewerblich durch die teilweise Oxydation des Toluols mit Sauerstoff erzeugt. Der Prozess wird durch Kobalt oder Mangan naphthenates katalysiert. Der Prozess verwendet preiswerte Rohstoffe, geht im hohen Ertrag weiter, und wird umweltsmäßig grün betrachtet.

:Wie man

schätzt, ist amerikanische Produktionskapazität 126,000 Tonnen pro Jahr (139,000 Tonnen), von dem viel häuslich verbraucht wird, um andere Industriechemikalien vorzubereiten.

Laborsynthese

Benzoesäure ist preiswert und sogleich verfügbar, so wird die Laborsynthese von Benzoesäure für seinen pädagogischen Wert hauptsächlich geübt. Es ist eine allgemeine Studentenvorbereitung.

Für alle Synthesen kann Benzoesäure durch die Rekristallisierung von Wasser wegen seiner hohen Löslichkeit in der heißen schlechten und Wasserlöslichkeit in kaltem Wasser gereinigt werden. Die Aufhebung von organischen Lösungsmitteln für die Rekristallisierung macht dieses Experiment besonders sicher. Andere mögliche Rekristallisierungslösungsmittel schließen essigsaure Säure (wasserfrei oder wässrig), Benzol, Azeton, Benzin und eine Mischung von Vinylalkohol und Wasser ein. Die Löslichkeit von Benzoesäure in mehr als 40 Lösungsmitteln mit Verweisungen auf ursprüngliche Quellen kann als ein Teil der Offenen Notizbuch-Wissenschaftsherausforderung gefunden werden

Durch die Hydrolyse

Wie jeder andere nitrile oder amide kann benzonitrile und benzamide hydrolyzed zu Benzoesäure oder seiner verbundenen Basis in sauren oder grundlegenden Bedingungen sein.

Von benzaldehyde

Der grundveranlasste disproportionation von benzaldehyde, der Reaktion von Cannizzaro, gewährt gleiche Beträge von benzoate und benzyl Alkohol; die Letzteren können durch die Destillation entfernt werden.

Von bromobenzene

Bromobenzene kann zu Benzoesäure durch "carbonation" des Zwischengliedes phenylmagnesium Bromid umgewandelt werden:

:CHMgBr + CO  CHCOMgBr

:CHCOMgBr + HCl  CHCOH + MgBrCl

Von benzyl Alkohol

Alkohol von Benzyl wird mit dem Kalium-Permanganat oder den anderen Oxidieren-Reagenzien in Wasser flüssig wiedergemacht. Die Mischung ist gefiltert heiß, um Mangan-Dioxyd zu entfernen, und hat dann erlaubt kühl zu werden, um Benzoesäure zu gewähren.

Vom benzyl Chlorid

Benzoesäure kann durch die Oxydation des benzyl Chlorids in Gegenwart von alkalischem KMnO bereit sein:

:CHCHCl + 2 KOH + 2 [O]  CHCOOK + KCl + HO

Historische Vorbereitung

Der erste Industrieprozess ist mit der Reaktion von benzotrichloride (trichloromethyl Benzol) mit Kalzium-Hydroxyd in Wasser mit Eisen- oder Eisensalzen als Katalysator verbunden gewesen. Das resultierende Kalzium benzoate wird zu Benzoesäure mit Salzsäure umgewandelt. Das Produkt enthält bedeutende Beträge von chlorierten sauren Benzoeableitungen. Deshalb wurde die Benzoesäure für den menschlichen Verbrauch durch die trockene Destillation des Kaugummis benzoin erhalten. Nahrungsmittelrang Benzoesäure wird jetzt synthetisch erzeugt.

Gebrauch

Calorimetry

Benzoesäure ist der meistens verwendete chemische Standard, um die Hitze der Kapazität eines Bombe-Wärmemengenzählers zu bestimmen.

Feedstock

Benzoesäure wird verwendet, um eine Vielzahl von Chemikalien zu machen; dessen wichtige Beispiele sind:

• Chlorid von Benzoyl, CHC (O) Kl., wird durch die Behandlung von Benzoe-mit dem thionyl Chlorid, phosgene oder einem der Chloride von Phosphor erhalten. CHC (O) Kl. ist ein wichtiges Ausgangsmaterial für mehrere Benzoesäure derivates wie benzyl benzoate, der in künstlichen Geschmäcken und Insektenschutzmitteln verwendet wird.
• Weichmacher von Benzoate, wie das Glykol - diethylengylcol-, und triethyleneglycol esters, werden durch die Umesterung des Methyls benzoate mit dem entsprechenden diol erhalten. Wechselweise entstehen diese Arten durch die Behandlung von benzoylchloride mit dem diol. Diese Weichmacher sind ähnlich an diejenigen gewöhnt, die aus terephthalic Säure ester abgeleitet sind.
• Phenol, CHOH, wird durch die oxidative Decarboxylierung an 300400 °C erhalten. Die erforderliche Temperatur kann zu 200 °C durch die Hinzufügung katalytischer Beträge von Kupfer (II) Salze gesenkt werden. Das Phenol kann zu cyclohexanol umgewandelt werden, der ein Ausgangsmaterial für die Nylonstrümpfe-Synthese ist.

Nahrungsmittelkonservierungsmittel

Benzoesäure und seine Salze werden als ein Essen Konservierungsmittel verwendet, die durch die E-Nummern E210, E211, E212 und den E213 vertreten sind. Benzoesäure hemmt das Wachstum der Form, Hefe und einiger Bakterien. Es wird entweder direkt hinzugefügt oder von Reaktionen mit seinem Natrium, Kalium oder Kalzium-Salz geschaffen. Der Mechanismus fängt mit der Absorption von Benzoesäure in zur Zelle an. Wenn die intrazellulären PH-Änderungen zu 5 oder tiefer, die anaerobic Gärung von Traubenzucker durch phosphofructokinase durch 95 % vermindert wird. Die Wirkung von Benzoesäure und benzoate ist so vom pH des Essens abhängig. Essen von Acidic und Getränk wie Fruchtsaft (Zitronensäure), funkelnde Getränke (Kohlendioxyd), alkoholfreie Getränke (phosphorige Säure), Essiggurken (Essig) oder anderes angesäuertes Essen werden mit Benzoesäure und benzoates bewahrt.

Typische Niveaus des Gebrauches für Benzoesäure als ein Konservierungsmittel im Essen sind zwischen 0.05-0.1 %. Nahrungsmittel, in denen Benzoesäure verwendet werden kann und maximale Niveaus für seine Anwendung, werden im internationalen Nahrungsmittelgesetz aufgestellt.

Sorge ist ausgedrückt worden, dass Benzoesäure und seine Salze mit Askorbinsäure (Vitamin C) in einigen alkoholfreien Getränken reagieren können, kleine Mengen des Benzols bildend.

Medizinisch

Benzoesäure ist ein Bestandteil von Salbe von Whitfield, die für die Behandlung von Pilzhautkrankheiten wie tinea, Flechtengrind und Fußpilz verwendet wird. Als der Hauptbestandteil von benzoin Harz ist Benzoesäure auch eine Hauptzutat sowohl in der Tinktur von benzoin als auch im Balsam des Mönchs. Solche Produkte haben eine lange Geschichte des Gebrauches als aktuelle Antiseptiken und inhalant Nasensprays.

Benzoesäure wurde als ein Hustenmittel verwendet, schmerzlindernd, und am Anfang des 20. Jahrhunderts antiseptisch.

Biologie und Gesundheitseffekten

Benzoesäure kommt natürlich frei und bestimmt vor, weil Benzoesäure esters in vielen pflanzt und Tierarten. Merkliche Beträge sind in den meisten Beeren (ungefähr 0.05 %) gefunden worden. Reife Früchte von mehreren Arten Vaccinium (z.B, Preiselbeere, V. vitis idaea; Heidelbeere, V. macrocarpon) enthalten nicht weniger als freie 0.03-0.13-%-Benzoesäure. Benzoesäure wird auch in Äpfeln nach Infektion mit dem Fungus Nectria galligena gebildet.

Unter Tieren ist Benzoesäure in erster Linie in allesfressenden oder phytophageous Arten, z.B, in Innereien und Muskeln des Felsen-Schneehuhnes (Lagopus muta) sowie in Drüse-Sekretionen von männlichem muskoxen (Ovibos moschatus) oder asiatische männliche Elefanten (Elephas maximus) identifiziert worden.

Kaugummi benzoin enthält bis zu 20 % saure Benzoe- und 40-%-Benzoesäure esters.

Cryptanaerobacter phenolicus ist eine Bakterienart, die benzoate von Phenol über 4-hydroxybenzoate erzeugt

Benzoesäure ist als ein Teil von hippuric Säure (N-benzoylglycine) im Urin von Säugetieren, besonders Pflanzenfressern da (Gr. Flusspferde = Pferd; ouron = Urin). Menschen erzeugen ungefähr 0.44 g/L hippuric Säure pro Tag in ihrem Urin, und wenn die Person zum Toluol oder der Benzoesäure ausgestellt wird, kann es sich über diesem Niveau erheben.

Für Menschen weist das Internationale Programm der Weltgesundheitsorganisation auf der Chemischen Sicherheit (IPCS) darauf hin, dass eine provisorische erträgliche Aufnahme Körpergewicht von 5 Mg/Kg pro Tag sein würde. Katzen haben eine bedeutsam niedrigere Toleranz gegen Benzoesäure und seine Salze als Ratten und Mäuse. Die tödliche Dosis für Katzen kann mindestens Körpergewicht von 300 Mg/Kg sein. Das mündliche für Ratten ist 3040 Mg/Kg für Mäuse es sind 1940-2263 Mg/Kg.

In Taipei, Taiwan, hat ein Stadtgesundheitsüberblick 2010 gefunden, dass 30 % von geprüften ausgetrockneten und marinierten Nahrungsmittelprodukten einem Test gefehlt haben, der zu viel Benzoesäure hat, die, wie man bekannt, die Leber und Niere zusammen mit ernsteren Problemen wie übermäßiger cyclamate betrifft.

Benzoesäure aktiviert bromelain.

Chemie

Reaktionen von Benzoesäure können entweder am aromatischen Ring oder an der carboxyl Gruppe vorkommen:

Aromatischer Ring

:

Electrophilic aromatische Ersatz-Reaktion wird hauptsächlich im 3-Positionen-wegen des Elektronzurücktretens carboxylic Gruppe stattfinden; d. h. Benzoesäure ist Meta-Richtung.

Die zweite Ersatz-Reaktion ist (rechts) langsamer, weil die erste nitro Gruppe ausschaltet. Umgekehrt, wenn eine Aktivieren-Gruppe (Elektronspenden) vorgestellt würde (z.B, alkyl), würde eine zweite Ersatz-Reaktion mehr sogleich vorkommen, als das erste und das disubstituted Produkt in einem bedeutenden Ausmaß nicht anwachsen könnten.

Gruppe von Carboxyl

Alle für carboxylic Säuren erwähnten Reaktionen sind auch für Benzoesäure möglich.

• Benzoesäure esters ist das Produkt der katalysierten Reaktion von Säure mit alcohols.
• Benzoesäure amides ist leichter durch das Verwenden aktivierter saurer Ableitungen (wie Benzoyl-Chlorid) oder durch Kopplungsreagenzien verfügbar, die in der peptide Synthese wie DCC und DMAP verwendet sind.
• Das aktivere Benzoeanhydrid wird durch Wasserentzug mit essigsaurem Anhydrid oder Phosphor pentoxide gebildet.
• Hoch reaktive saure Ableitungen wie saure Halogenide werden durch das Mischen mit Halogenierungsagenten wie Phosphor-Chloride oder thionyl Chlorid leicht erhalten.
• Orthoesters kann durch die Reaktion von alcohols unter acidic freien Wasserbedingungen mit benzonitrile erhalten werden.
• Die Verminderung zu benzaldehyde und benzyl Alkohol ist das mögliche Verwenden DIBAL-H, LiAlH oder Natrium borohydride.
• Die katalysierte Decarboxylierung von Kupfer von benzoate zum Benzol kann durch die Heizung im Chinolin bewirkt werden. Außerdem kann Hunsdiecker Decarboxylierung durch das Formen vom Silbersalz und der Heizung erreicht werden. Benzoesäure kann auch decarboxylated durch die Heizung mit einem alkalischen Hydroxyd- oder Kalzium-Hydroxyd sein.

:

Weiterführende Literatur

Außenverbindungen

• ChemicalLand