Kyselina benzoová

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 11. srpna 2021; kontroly vyžadují 9 úprav .

Kyselina benzoová
Všeobecné
Systematický název	Kyselina benzoová
Tradiční jména	Kyselina benzoová
Chem. vzorec	C6H5COOH _ _ _ _
Krysa. vzorec	C7H602 _ _ _ _ _
Fyzikální vlastnosti
Stát	pevný
Molární hmotnost	122,12 g/ mol
Hustota	1,32 g/cm³
Tepelné vlastnosti
Teplota
•  tání	122,4 °C
•  vroucí	249,2 °C
• rozklad	370 °C
•  bliká	121 °C [1]
•  samovznícení	570 °C [1]
Měrné výparné teplo	527 J/kg
Měrné teplo tání	18 J/kg
Chemické vlastnosti
Disociační konstanta kyseliny	4.20
Rozpustnost
• ve vodě	0,29 g/100 ml
Optické vlastnosti
Index lomu	1,504 [2]
Struktura
Dipólový moment	1,72  D
Klasifikace
Reg. Číslo CAS	65-85-0
PubChem	243
Reg. číslo EINECS	200-618-2
ÚSMĚVY	C1=CC=C(C=C1)C(=O)O
InChI	InChI=lS/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
Bezpečnost
Toxicita	LD50 500 mg kg−1
piktogramy GHS
NFPA 704	jeden 2 0
Údaje jsou založeny na standardních podmínkách (25 °C, 100 kPa), pokud není uvedeno jinak.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Kyselina benzoová ( chemický vzorec - C 7 H 6 O 2 nebo C 6 H 5 COOH ) je slabá chemická organická kyselina patřící do třídy aromatických karboxylových kyselin .

Za standardních podmínek je kyselina benzoová nejjednodušší jednosytná karboxylová kyselina , což je bílá krystalická pevná látka .

Soli a estery kyseliny benzoové se nazývají benzoáty .

Registrováno jako potravinářská přídatná látka a konzervační látka s číslem E210 .

Historie

Poprvé byl izolován destilací v 16. století z benzoinové pryskyřice (rosné kadidlo), odtud název. Tento proces popsal Nostradamus ( 1556 ) a poté Girolamo Rouchelly ( 1560 , pod pseudonymem Alexius Pedemontanus) a Blaise de Vigenère ( 1596 ).

V roce 1832 určil německý chemik Justus von Liebig strukturu kyseliny benzoové. Také zkoumal, jak souvisí s kyselinou hippurovou .

V roce 1875 německý fyziolog Ernst Leopold Zalkowsky zkoumal antifungální vlastnosti kyseliny benzoové, která se dlouho používala při konzervaci ovoce.

Fyzikální vlastnosti

Kyselina benzoová - bílé krystaly, špatně rozpustné ve vodě, dobře rozpustné v ethanolu , chloroformu a diethyletheru . Kyselina benzoová je, stejně jako většina ostatních organických kyselin , slabá kyselina ( pKa 4,21).

Čistá kyselina má bod tání 122,4 °C a bod varu 249 °C.

Snadno sublimuje ; destilované s vodní párou, takže je neefektivní zvyšovat koncentraci vodných roztoků kyseliny benzoové odpařováním roztoku.

Získání

Kyselinu benzoovou lze získat oxidací toluenu silnými oxidačními činidly, jako je manganistan draselný , oxid chromitý , kyselina dusičná nebo chromová , a také dekarboxylací kyseliny ftalové .

V průmyslovém měřítku se kyselina benzoová vyrábí oxidací toluenu kyslíkem na katalyzátoru ( naftenát manganu nebo kobaltu ).

Laboratorní syntéza a čištění

Chemický produkt, kyselina benzoová, je levný a snadno dostupný. Proto se profesionální chemici zřídka uchýlí k laboratorní syntéze.

Demonstrační syntéza se provádí pro vzdělávací účely.

Čištění kyseliny benzoové se obvykle provádí rekrystalizací z rozpouštědla, obvykle vody. Další rozpouštědla vhodná pro rekrystalizaci jsou kyselina octová (ledový a vodný roztok), benzen , aceton , petrolether a směs ethanolu a vody.

Hydrolýza

Benzamid a benzonitril se hydrolyzují ve vodě v přítomnosti kyseliny nebo zásady na kyselinu benzoovou.

Cannizzarova reakce

Benzaldehyd v zásaditém prostředí prochází přeměnou Cannizzarovou reakcí . Výsledkem je kyselina benzoová a benzylalkohol .

Grignardova reakce

Z brombenzenu karboxylační reakcí fenylmagnesiumbromidu.

Oxidace

Toluen nebo benzylalkohol lze oxidovat okyseleným roztokem manganistanu draselného na kyselinu benzoovou:

Historie akvizice

První výrobní proces zahrnoval hydrolýzu benzentrichloridu působením hydroxidu vápenatého ve vodě za přítomnosti železa nebo jeho solí jako katalyzátoru . Výsledný benzoát vápenatý byl převeden na kyselinu benzoovou zpracováním s kyselinou chlorovodíkovou . Výrobek obsahoval značné množství chlórových derivátů kyseliny benzoové, proto nebyl použit jako potravinářská přísada. V současnosti se v potravinách používá syntetická kyselina benzoová.

Aplikace

Kalorimetrie

Kyselina benzoová se používá jako látka jako tepelný standard pro kalibraci kalorimetrů z hlediska teploty a tepelné kapacity , protože tepla krystalizace a tání jsou dobře známá a reprodukovatelná.

Suroviny

Kyselina benzoová se používá k získání mnoha činidel, nejvýznamnější z nich:

• Benzoylchlorid , C6H5C (O)Cl, se získává reakcí kyseliny benzoové s thionylchloridem , fosgenem nebo chloridy fosforu PCl3 a PCl5 . C6H5C ( O ) Cl je důležitým výchozím materiálem pro některé deriváty kyseliny benzoové, jako je benzylbenzoát , používaný jako umělá příchuť a repelent proti hmyzu .
• Benzoátové plastifikátory , jako je glykol, diethylenglykol a triethylenglykolethery, získané transesterifikací methylbenzoátu odpovídajícím diolem . Alternativně se tyto látky získávají působením benzoylchloridu na odpovídající diol. Tato změkčovadla se používají s odpovídajícími estery kyseliny tereftalové .
• Fenol , C 6 H 5 OH, získaný oxidativní dekarboxylací při 300–400 °C. Požadovanou teplotu lze snížit na 200 °C přidáním katalytického množství solí mědi (II) . Fenol pak může být přeměněn na cyklohexanol , který slouží jako výchozí materiál při syntéze nylonu .

Konzervační prostředek

Kyselina benzoová a její soli se používají při konzervaci potravin (potravinářské přísady E210 , E211 , E212 , E213 ).

Kyselina benzoová, blokující enzymy , zpomaluje metabolismus mnoha jednobuněčných mikroorganismů a hub. Inhibuje růst plísní , kvasinek a některých bakterií .

Do potravin se přidává v čisté formě nebo ve formě sodných, draselných nebo vápenatých solí.

Škodlivý účinek na mikroflóru začíná absorpcí kyseliny benzoové lipidovou buněčnou stěnou.

Protože pouze nedisociovaná kyselina může proniknout buněčnou stěnou, kyselina benzoová vykazuje antimikrobiální aktivitu pouze v kyselých potravinách.

Pokud je intracelulární pH 5 nebo méně, anaerobní fermentace glukózy prostřednictvím fosfofruktokinázy se sníží o 95 %. Účinnost kyseliny benzoové a benzoátů závisí na kyselosti (pH) potraviny.

Kyselá jídla, nápoje jako ovocné šťávy (obsahující kyselinu citronovou ), sycené nápoje s obsahem roztoku ( oxid uhličitý ), nealkoholické nápoje s ( kyselina fosforečná ), nakládané okurky ( kyselina mléčná ) a další kyselé potraviny jsou konzervovány kyselinou benzoovou a jejími solemi.

Přijatelné a optimální koncentrace kyseliny benzoové při konzervaci potravin jsou 0,05-0,1%.

Medicína

Kyselina benzoová se používá v lékařství při kožních onemocněních, jako vnější antiseptické (antimikrobiální) a fungicidní (protiplísňové) činidlo, při trichofytóze a mykózách a její sodná sůl, benzoát sodný  , jako expektorans.

Další použití

Estery kyseliny benzoové (s alkoholy od methylu po amyl) silně a příjemně voní a používají se v parfémovém průmyslu.

Některé další deriváty kyseliny benzoové, jako například kyseliny chlor- a nitrobenzoové, se široce používají pro syntézu barviv.

Biologické působení

Kyselina benzoová se nachází ve volné a esterové formě v mnoha rostlinách a zvířatech. Významné množství kyseliny benzoové se nachází v bobulích (asi 0,05 %). Zralé plody některých druhů vakcinie obsahují velké množství volné kyseliny benzoové. Například v brusinkách  až 0,20% ve zralých bobulích a v brusinkách  - až 0,063%. Kyselina benzoová vzniká v jablkách po infekci houbou Nectria galligena. Ze zvířat se kyselina benzoová vyskytuje především u všežravých nebo fytofágních druhů, například ve vnitřních orgánech a svalech koropteve tundrové (Lagopus muta), dále v sekretech samců pižmoňa nebo slona asijského .

Benzoová pryskyřice obsahuje až 20 % kyseliny benzoové a 40 % esterů kyseliny benzoové.

Kyselina benzoová je přítomna jako součást kyseliny hippurové (N-benzoylglycin) v moči savců , zejména býložravců .

Benzenový kroužek

Elektrofilní aromatická substituce nastává v poloze 3 v důsledku vlastností karboxylové skupiny přitahujících elektrony. Druhá substituce je obtížnější (pravá strana) kvůli deaktivaci nitroskupinou . Naopak, když je zaveden elektron-donorový substituent (např. alkyl ), druhá substituce nastává snadněji.

Karboxylová skupina

Všechny reakce charakteristické pro karboxylovou skupinu jsou možné s kyselinou benzoovou:

• Estery kyseliny benzoové jsou produkty kysele katalyzované reakce s alkoholy.
• Amidy kyseliny benzoové jsou snadno dostupné za použití aktivovaných derivátů (jako je benzoylchlorid) pro jejich syntézu nebo kombinací činidel používaných při syntéze peptidů , jako jsou DCHA a DMAP .
• Aktivnější anhydrid kyseliny benzoové vzniká dehydratací acetanhydridem nebo oxidem fosforečným.
• Vysoce aktivní halogenidy kyselin lze snadno získat působením chloridu fosforitého nebo thionylchloridu
• Orthoestery lze získat za sucha reakcí benzonitrilu v kyselém prostředí s alkoholy
• Redukce na benzaldehyd nebo benzylalkohol je možná pomocí LiAlH4 nebo borohydridu sodného
• Dekarboxylaci stříbrné soli lze provést zahřátím, kyselinu benzoovou lze dekarboxylovat zahřátím se suchými alkáliemi nebo hydroxidem vápenatým .
• Kyselina benzoová tvoří soli

Zabezpečení

Podle četných studií jsou kyselina benzoová, její soli a estery považovány za bezpečné pro člověka v případě přiměřené úrovně spotřeby [3] [4] [5] . Kyselina benzoová se dobře vstřebává, prostřednictvím koenzymu A se váže na aminokyselinu glycin na kyselinu hippurovou a v této formě se vylučuje ledvinami. Osoba vyloučí asi 0,44 g/l kyseliny hippurové za den močí a více, pokud je v kontaktu s toluenem nebo kyselinou benzoovou. Kočky mají mnohem nižší toleranci ke kyselině benzoové než myši a krysy [6] . Smrtelná dávka pro kočky je 300 mg/kg tělesné hmotnosti. Orální LD50 pro potkany 3040 mg/kg, pro myši 1940-2260 mg/kg .

Mezinárodní program chemické bezpečnosti zkoumající toxicitu kyseliny benzoové a jejích solí neodhalil žádné vedlejší účinky u lidí při dávkách 647–825 mg/kg tělesné hmotnosti za den [3] . Food and Drug Administration (FDA) považuje kyselinu benzoovou za „ obecně uznávanou jako bezpečnou “ (GRAS) v USA jako antimikrobiální , ochucovadlo a potravinářskou přísadu v potravinách s maximální úrovní použití 0,1 % [7] . Lze jej také bezpečně používat v krmivech pro zvířata jako konzervant nebo okyselovač [8] . V roce 1996 Společný odborný výbor FAO/WHO pro potravinářská aditiva (JECFA) stanovil Tolerable Daily Intake (ADI) pro kyselinu benzoovou na 5 mg/kg tělesné hmotnosti [5] . V roce 2021, po přehodnocení bezpečnosti, JECFA změnil toto množství zvýšením ADI na 20 mg/kg tělesné hmotnosti [5] . Kyselina benzoová (E210) je uvedena v nařízení Komise (ES) č. 231/2012 jako povolená potravinářská přídatná látka a je zařazena do kategorie „Přísady jiné než barviva a sladidla “ [9] . V roce 2016 Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA), který provedl přehodnocení bezpečnosti, stanovil ADI pro E210 na 5 mg/kg tělesné hmotnosti [4] .

Kyselina benzoová může způsobit alergické reakce : příznaky podráždění, jako je vyrážka , zarudnutí nebo pocit pálení při kontaktu s očima a na kůži a při vdechnutí [10] . Na rozdíl od benzoátu sodného ( E211 ) a benzoátu draselného ( E212 ) není kyselina benzoová zařazena FDA jako látka, kterou lze za určitých okolností přeměnit na benzen [11] . Kyselina benzoová také není podezřelá z hyperaktivního chování u dětí, na rozdíl od E211 [12] .

Deriváty

• kyselina 2,3-dihydroxybenzoová (kyselina pyrokatechinová)
• 2,4-dihydroxybenzoová kyselina (beta-resorcylová kyselina)
• kyselina 2,5-dihydroxybenzoová (kyselina gentisová)
• kyselina 2,6-dihydroxybenzoová (kyselina gama-resorcylová)
• kyselina 3,4-dihydroxybenzoová (kyselina protokatechinová)
• kyselina 3,5-dihydroxybenzoová (kyselina alfa-resorcylová)
• kyselina 3-nitrobenzoová
• kyselina 3,5-dinitrobenzoová
• Toluové kyseliny

Soli

Soli kyseliny benzoové se nazývají benzoáty, například:

• benzoát amonný
• benzoát lithný
• benzoát sodný
• benzoát hořečnatý
• Benzoát manganu
• Benzoát měďnatý
• Benzoát rtuťnatý
• Benzoát olovnatý
• Benzoát stříbrný

Poznámky

• Chemická encyklopedie / Ed.: Knunyants I.L. a další - M .: Sovětská encyklopedie, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 s.

• Kyselina benzoová // Encyklopedický slovník Brockhausa a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.

Odkazy

• Elena Šatalová. "Místo výskytu". "Produkty věčného mládí" (nepřístupný odkaz) . — Program Channel One. Získáno 22. listopadu 2011. Archivováno z originálu 21. listopadu 2011. (neurčitý) 
• https://web.archive.org/web/20130423163348/http://www.nordspb.ru/benzoesaure

Poznámky

1. ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (anglicky) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - S. 16-18. — ISBN 978-1-4987-5428-6
2. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics  (anglicky) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - S. 3-40. — ISBN 978-1-4987-5428-6
3. ↑ 1 2 Závěrečná zpráva o hodnocení bezpečnosti benzylalkoholu, kyseliny benzoové a benzoátu sodného  //  International Journal of Toxicology. - 2001-01. — Sv. 20 , iss. 3_suppl . — S. 23–50 . - ISSN 1092-874X 1091-5818, 1092-874X . - doi : 10.1080/10915810152630729 . Archivováno z originálu 23. prosince 2021.
4. ↑ 1 2 Panel EFSA pro potravinářská aditiva a zdroje živin (ANS). Vědecké stanovisko k přehodnocení kyseliny benzoové (E 210), benzoátu sodného (E 211), benzoátu draselného (E 212) a benzoátu vápenatého (E 213) jako potravinářských přídatných látek  // EFSA Journal. — 2016-03. - T. 14 , č.p. 3 . - doi : 10.2903/j.efsa.2016.4433 .
5. ↑ 1 2 3 Světová zdravotnická organizace. 92. JECFA – Chemical and Technical Assessment (CTA), 2021  (anglicky)  // Organizace spojených národů pro výživu a zemědělství. — 2021.
6. ↑ P. Bedford, E. Clarke. Experimentální otrava kyselinou benzoovou u koček  (anglicky)  // Veterinary Record. - 15. 1. 1972. — Sv. 90 , iss. 3 . — S. 53–58 . — ISSN 2042-7670 0042-4900, 2042-7670 . - doi : 10.1136/vr.90.3.53 .
7. ↑ CFR - Code of Federal Regulations Hlava 21 . FDA . Staženo: 15. října 2022. (neurčitý)
8. ↑ CFR - Code of Federal Regulations Hlava 21 . FDA . Staženo: 15. října 2022. (neurčitý)
9. ↑ Nařízení Komise (EU) č. 1129/2011 ze dne 11. listopadu 2011, kterým se mění příloha II nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 1333/2008 vytvořením unijního seznamu potravinářských  přídatných látek .
10. ↑ Ministerstvo zdravotnictví New Jersey. Kyselina benzoová (2009). (neurčitý)
11. ↑ Centrum pro bezpečnost potravin a aplikovanou výživu. Otázky a odpovědi o výskytu benzenu v nealkoholických nápojích a jiných nápojích   // FDA . — 25. 2. 2022.
12. ↑ Potravinové barvivo potvrzeno jako špatné pro děti - Agentura pro potravinové standardy odmítá jednat . www.i-sis.org.uk . Získáno 25. prosince 2021. Archivováno z originálu dne 25. prosince 2021. (neurčitý)

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština velká čínština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4144531-4 J9U : 987007566441405171 LCCN : sh2003009190