安息香酸：構造、特性、製造、用途 - 化学 - 2024

安息香酸は分子式で、全芳香族酸の最も簡単であるC ₆ H ₅ COOH。その主な原因は、長い間、その主な供給源がベンゾイルであるという事実に因っています。ベンゾインは、Styrax属のさまざまな木の樹皮から得られた樹脂です。

多くの植物、特にアプリコットやブルーベリーなどの果物に含まれています。また、アミノ酸フェニルアラニンの代謝の副産物として細菌で生産されます。また、一部の食品に存在するポリフェノールの細菌（酸化）処理によって腸で生成されます。

出典：Norsci、Wikimedia Commons

上の図に示すように、C ₆ H ₅ COOHは、多くの酸とは異なり、固体化合物です。その固体は、アーモンドの香りを放つ、軽くて白い糸状の結晶で構成されています。

これらの針は16世紀から知られています。たとえば、1556年のNostradamusは、ベンゾインガムからの乾留について説明しています。

安息香酸の主な能力の1つは、酵母、カビ、および一部の細菌の増殖を抑制することです。食品保存料として使用されています。この作用はpHに依存します。

安息香酸にはいくつかの薬効があり、白癬や水虫などの皮膚疾患の治療に使用される医薬品の成分として使用されています。充血除去剤、去痰薬、鎮痛剤としても使用されています。

工業的に生産された安息香酸の大部分はフェノールの生産に運命づけられています。同様に、その一部は、可塑剤の製造に使用されるグリコール安息香酸の製造に向けられています。

安息香酸は特に有毒な化合物ではありませんが、健康に有害な作用を持っています。このため、WHOは5 mg / kg体重/日の最大摂取量を推奨しています。これは、安息香酸300 mgの1日の摂取量に相当します。

安息香酸の構造

出典：ウィントペディア経由のJyntoおよびBen Mills

上の画像は安息香酸の構造を棒と球のモデルで示しています。黒い球の数を数えると、6個、つまり6個の炭素原子があることがわかります。2つの赤い球は、カルボキシル基の2つの酸素原子–COOHに対応します。そして最後に、白い球は水素原子です。

見て取れるように、左側には芳香環があり、その芳香性は環の中心にある破線で示されています。右側には、この化合物の酸性特性に関与する–COOHグループがあります。

分子的には、C ₆ H ₅ COOHはフラットな構造を持っています。これは、そのすべての原子（水素を除く）がsp ²ハイブリダイゼーションを持っているためです。

一方、極性の高い-COOH基を使用すると、永久双極子を構造内に存在させることができます。静電ポテンシャルマップが利用可能である場合に一目で観察できる双極子。

この事実は、C ₆ H ₅ COOHが双極子-双極子力を介してそれ自体と相互作用できるという結果をもたらします。具体的には、特別な水素結合。

–COOHグループを見ると、C = Oの酸素が水素結合を受け入れることができることがわかります。OHからの酸素は、それらを寄付します。

結晶と水素結合

安息香酸は2つの水素結合を形成できます。1つを同時に受け取り、それを受け入れます。したがって、二量体を形成していることがわかります。つまり、その分子は別の分子と「関連しています」。

これらのペアまたはダイマー、C ₆ H ₅ COOH-HOOCC ₆ H ₅は、空間での配置から生じる固体を定義する構造ベースです。

これらの二量体は分子の平面を構成し、その強い方向性のある相互作用が与えられると、固体内に秩序だったパターンを確立することができます。芳香環も、分散力による相互作用を介してこの順序に参加します。

その結果、分子は単斜晶系結晶を構築し、その正確な構造特性は、X線回折などの機器技術によって研究できます。

ここから、一対の平らな分子が空間に配置され、主に水素結合によって、これらの白い針状の結晶を生成することができます。

物理的及び化学的性質

化学名

酸：

-安息香

-カルボン酸ベンゼン

-dracilic

-カルボキシベンゼン

-ベンゼンフォーム

分子式

C ₇ H ₆ O ₂またはC ₆ H ₅ COOH。

分子量

122.123 g / mol。

身体的特徴

固体または結晶の形で、通常は白色ですが、特定の不純物が含まれている場合はベージュ色になることがあります。その結晶は鱗状または針状です（最初の画像を参照）。

におい

アーモンドの香りがして気持ちいいです。

味

味がないか、わずかに苦い。味検出限界は85 ppmです。

沸点

480°F〜760 mmHg（249°C）。

融点

252.3°F（121.5-123.5°C）。

発火点

250°F（121°C）。

昇華

100℃から昇華します。

水溶性

25°Cで3.4 g / L

有機溶剤への溶解性

-1 gの安息香酸を次の量に溶解します。クロロホルム4.5 ml; エーテル3 mL; アセトン3 mL; 四塩化炭素30 mL; ベンゼン10 mL; 二硫化炭素30 mL; そして2.3mLのテレピン油。

-それはまた揮発性および固定油に溶けます。

-石油エーテルにわずかに溶けます。

-ヘキサンへの溶解度は0.9 g / L、メタノール71.5 g / L、トルエン10.6 g / Lです。

密度

82.4°Fで1.316 g / mL、15°Cで1.2659 g / mL

蒸気密度

4.21（参照としての空気との関係= 1）

蒸気圧

205 ° Fで1 mmHg、25°Cで7.0 x 10 ^-4 mmHg

安定

濃度が0.1％の水溶液は、少なくとも8週間は安定です。

分解

それは加熱すると分解し、刺激的で刺激性の煙を放出する。

粘度

130°Cで1.26 cPoise

燃焼熱

3227 KJ / mol。

気化熱

534 KJ / 249°Cでのモル

pH

水中で約4。

表面張力

130°Cで31 N / m

pKa

25°Cで4.19

屈折率

1.504-1.53​​97（ηD）、20°C

反応

-塩基（NaOH、KOHなど）と接触すると、安息香酸塩を形成します。たとえば、NaOHと反応すると、安息香酸ナトリウム、C ₆ H ₅ COONaを形成します。

-アルコールと反応してエステルを形成します。例えば、エチルアルコールとの反応でエチルエステルが生成されます。安息香酸のいくつかのエステルは可塑剤として機能します。

-五塩化リン、PCl ₅と反応して、酸ハロゲン化物である塩化ベンゾイルを形成します。塩化ベンゾイルは、アンモニウム（NH ₃）またはメチルアミン（CH ₃ NH ₂）などのアミンと反応してベンズアミドを形成します。

-安息香酸と硫酸の反応により、芳香環がスルホン化されます。官能基-SO ₃ Hは、環のメタ位の水素原子を置き換えます。

-硫酸を触媒として硝酸と反応し、メタニトロ安息香酸を生成します。

-塩化第二鉄、FeCl ₃などの触媒の存在下では、安息香酸はハロゲンと反応します。たとえば、塩素と反応してメタクロロ安息香酸を生成します。

製造

この化合物のいくつかの製造方法を以下に示します。

-安息香酸のほとんどは、トルエンを空気中に存在する酸素で酸化することにより工業的に生産されます。このプロセスは、温度140〜160°C、圧力0.2〜0.3 MPaでナフテン酸コバルトによって触媒されます。

一方、トルエンは、塩素化してベンゾトリクロリドを生成できます。ベンゾトリクロリドは、その後加水分解されて安息香酸になります。

-酸性またはアルカリ性環境でのベンゾニトリルとベンズアミドの加水分解は、安息香酸とその共役塩基を生じさせる可能性があります。

-過マンガン酸カリウムによって媒介される酸化におけるベンジルアルコールは、水性媒体中で安息香酸を生成します。反応は加熱または還流蒸留により行われる。プロセスが終了したら、混合物を濾過して二酸化マンガンを除去し、上澄みを冷却して安息香酸を得る。

-ベンゾトリクロリド化合物は、触媒として鉄または鉄塩を使用して水酸化カルシウムと反応し、最初に安息香酸カルシウム、Ca（C ₆ H ₅ COO）_{2を形成し}ます。次に、塩酸との反応によってこの塩は安息香酸に変換されます。

用途

工業用

-安息香酸の酸化的脱炭酸によるフェノールの製造に300〜400ºCの温度で使用されます。何のために？なぜなら、フェノールはナイロンの合成に使用できるからです。

-それから、可塑剤として使用される物質であるジエチレングリコールエステルとトリエチレングリコールエステルの化学前駆体である安息香酸グリコールが形成されます。おそらく、可塑剤の最も重要な用途は接着剤配合物です。一部の長鎖エステルは、PVCなどのプラスチックを軟化させるために使用されます。

-ゴム重合活性剤として使用。さらに、アルキド樹脂の製造の中間体であるだけでなく、原油の回収に使用される添加剤でもあります。

-さらに、樹脂、着色剤、繊維、農薬の製造、およびポリエステル製造用のポリアミド樹脂の改質剤として使用されます。たばこの香りを維持するために使用されます。

-人工香料や防虫剤の製造に使用される安息香酸ベンジルなどの化合物の合成の出発物質である塩化ベンゾイルの前駆体です。

薬用

-白癬や水虫などの真菌によって引き起こされる皮膚病の治療に使用されるホイットフィールド軟膏の成分です。ホイットフィールドの軟膏は、6％の安息香酸と3％のサリチル酸で構成されています。

-局所消毒薬および吸入充血除去剤として使用されているベンゾインチンキの成分です。安息香酸は、20世紀初頭まで去痰薬、鎮痛薬、防腐剤として使用されていました。

-安息香酸は、残留窒素蓄積症患者の実験的治療に使用されています。

食品の保存

安息香酸とその塩は食品の保存に使用されます。この化合物は、カビ、酵母、および細菌の増殖を、pH依存性のメカニズムによって阻害することができます。

それらは、それらの細胞内pHが5より低いpHに低下したときにこれらの生物に作用し、安息香酸の生産のためのグルコースの嫌気性発酵をほぼ完全に阻害します。この抗菌作用は、より効果的な作用のために、2.5〜4のpHを必要とします。

-フルーツジュース、炭酸飲料、リン酸ソーダ、漬物、その他の酸性化食品などの食品の保存に使用されます。

不便

一部の飲料に含まれるアスコルビン酸（ビタミンC）と反応して、発がん性化合物であるベンゼンを生成します。このため、安息香酸の問題のない食品を保存できる他の化合物を探しています。

その他

-アクティブパッケージで使用され、アイオノマーフィルムに含まれています。それらから安息香酸が放出され、微生物培地におけるペニシリウム属およびアスペルギルス属の種の成長を阻害することができる。

・果汁や香水の香りの防腐剤として使用されています。タバコのこのアプリケーションでも使用されます。

-安息香酸は、大豆、キュウリ、メロン、ピーナッツ、木本の観葉植物の広葉雑草や草を防除するための選択的除草剤として使用されます。

毒性

-皮膚や目に触れると、赤みを引き起こす可能性があります。吸入すると、気道の炎症や咳を引き起こす可能性があります。安息香酸を大量に摂取すると、胃腸障害を引き起こし、肝臓や腎臓の損傷につながる可能性があります。

-安息香酸と安息香酸塩はヒスタミンを放出し、アレルギー反応や目、皮膚、粘膜の炎症を引き起こす可能性があります。

-腸内で急速に吸収され、体内に蓄積することなく尿中に排出されるため、累積的、変異原性、または発癌性の効果がありません。

-WHOに従って許可されている最大用量は5 mg /体重Kg /日、約300 mg /日です。人の急性毒性量：500 mg / kg。

参考文献

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