กรดเบนโซอิก
| ชื่อ | |||
|---|---|---|---|
| ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ กรดเบนโซอิก[ 1 ] | |||
| ชื่อตามระบบ IUPAC กรดเบนซีนคาร์บอกซิลิก | |||
ชื่ออื่นๆ
| |||
| ตัวระบุ | |||
โมเดล 3 มิติ ( JSmol ) |
| ||
| คำย่อ | BzOH PhCOOH PhCO H | ||
| 636131 | |||
| ชอีบี | |||
| เคมีเอ็มบีแอล | |||
| เคมสไปเดอร์ | |||
| ดรักแบงค์ | |||
| บัตรข้อมูล ECHA | 100,000.562 | ||
| หมายเลข EC |
| ||
| หมายเลข E | E210 (สารกันบูด) | ||
| 2946 | |||
| เคกก์ | |||
| เมช | กรดเบนโซอิก | ||
PubChem CID |
| ||
| หมายเลข RTECS |
| ||
| มหาวิทยาลัย | |||
แดชบอร์ด CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
| คุณสมบัติ | |||
| C H O | |||
| มวลโมลาร์ | 122.123 กรัม·โมล−1 | ||
| รูปร่าง | ของแข็งผลึกไร้สี | ||
| กลิ่น | กลิ่นหอมอ่อนๆ น่ารื่นรมย์ | ||
| ความหนาแน่น | 1.2659 กรัม/ซม³ (15 °C) 1.0749 กรัม/ซม³ (130 °C) [ 2 ] | ||
| จุดหลอมเหลว | 122 °C (252 °F; 395 K) [ 7 ] | ||
| จุดเดือด | 250 °C (482 °F; 523 K) [ 7 ] | ||
| 1.7 กรัม/ลิตร (0 °C) 2.7 กรัม/ลิตร (18 °C) 3.44 กรัม/ลิตร (25 °C) 5.51 กรัม/ลิตร (40 °C) 21.45 กรัม/ลิตร (75 °C) 56.31 กรัม/ลิตร (100 °C) [ 2 ] [ 3 ] | |||
| ความสามารถในการละลาย | ละลายได้ในอะซิโตนเบนซีน , CCl₄ , , แอลกอฮอล์ , เอทิลอีเทอร์ , เฮกเซน , ฟี นิล , แอมโมเนียเหลว, และอะซิเตต | ||
| ความสามารถในการละลายในเมทานอล | 30 กรัม/100 กรัม (−18 °C) 32.1 กรัม/100 กรัม (−13 °C) 71.5 กรัม/100 กรัม (23 °C) [ 2 ] | ||
| ความสามารถในการละลายในเอทานอล | 25.4 กรัม/100 กรัม (−18 °C) 47.1 กรัม/100 กรัม (15 °C) 52.4 กรัม/100 กรัม (19.2 °C) 55.9 กรัม/100 กรัม (23 °C) [ 2 ] | ||
| ความสามารถในการละลายในอะซิโตน | 54.2 กรัม/100 กรัม (20 °C) [ 2 ] | ||
| ความสามารถในการละลายในน้ำมันมะกอก | 4.22 กรัม/100 กรัม (25 °C) [ 2 ] | ||
| ความสามารถในการละลายใน1,4-ไดออกเซน | 55.3 กรัม/100 กรัม (25 °C) [ 2 ] | ||
| บันทึกP | 1.87 | ||
| ความดันไอ | 0.16 ปาสกาล (25 °C) 0.19 ปาสคาล (100 °C) 22.6 ปาสคาล (200 °C) [ 4 ] | ||
| ความ เป็น กรด ( pKa | |||
| −70.28 × 10 −6 cm 3 /mol | |||
ดัชนีหักเห ( n ) | 1.5397 (20 °C) 1.504 (132 °C) [ 2 ] | ||
| ความหนืด | 1.26 มิลลิปาสคาล (130 องศาเซลเซียส) | ||
| โครงสร้าง | |||
| โมโนคลินิก | |||
| ระนาบ | |||
| 1.72 Dในไดออกเซน | |||
| เทอร์โมเคมี | |||
ความจุความร้อน( C ) | 146.7 J/(mol·K) [ 4 ] | ||
เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน( S ⦵ ) | 167.6 J/(mol·K) [ 2 ] | ||
เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิด(Δ H ⦵ ) | −385.2 kJ/mol [ 2 ] | ||
เอนทาลปีมาตรฐานของการเผาไหม้(Δ H ⦵ ) | −3228 kJ/mol [ 4 ] | ||
| อันตราย | |||
| ความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OHS/OSH): | |||
อันตรายหลัก | สารระคายเคือง | ||
| การติดฉลากGHS : | |||
| อันตราย | |||
| H318 , H335 [ 8 ] | |||
| P261 , P280 , P305+P351+P338 [ 8 ] | |||
| NFPA 704 (สัญลักษณ์รูปเพชรกันไฟ) | |||
| จุดวาบไฟ | 121.5 °C (250.7 °F; 394.6 K) [ 7 ] | ||
| 571 °C (1,060 °F; 844 K) [ 7 ] | |||
| ปริมาณหรือความเข้มข้นที่ทำให้เสียชีวิต (LD, LC): | |||
LD ( ขนาดยาเฉลี่ย ) | 1700 มก./กก. (หนูทดลอง, รับประทาน) | ||
| สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | |||
ไอออนบวกอื่นๆ | โซเดียมเบนโซเอตโพแทสเซียมเบนโซเอต | ||
กรดคาร์บอกซิลิกที่เกี่ยวข้อง | กรดไฮดรอกซีเบนโซอิกกรดอะมิโนเบนโซอิกกรดไนโตรเบนโซอิกกรดฟีนิลอะซิติก | ||
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง | เบนซาลดีไฮด์ , เบนซิลแอลกอฮอล์ , เบนโซอิลคลอไรด์ , เบนซิลอะมีน , เบนซาไมด์ , เบนโซไนไตรล์ | ||
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล | |||
กรดเบนโซอิก ( / b ɛ n ˈ z oʊ . ɪ k / ) เป็นสารประกอบอินทรีย์ ผลึกสีขาวหรือไม่มีสี มีสูตรเคมีC H COOHโครงสร้างประกอบด้วยวงแหวนเบนซีน ( C H ) กับหมู่คาร์บอกซิล ( −C(=O)OH ) หมู่เบนโซอิลมักย่อว่า "Bz" (ไม่ควรสับสนกับ "Bn" ซึ่งใช้สำหรับเบนซิล ) ดังนั้นกรดเบนโซอิกจึงเขียนแทนด้วย BzOH เนื่องจากหมู่เบนโซอิลมีสูตรเคมี − C H COเป็น กรดคาร์บอกซิลิกอะโรมา ติก ที่ง่ายที่สุด ชื่อนี้ได้มาจากยางเบนโซอินซึ่งเป็นแหล่งที่มาเพียงแหล่งเดียวมาเป็นเวลานาน
กรดเบนโซอิกเกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืชหลายชนิด[ 9 ]และทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของเมตาโบไลต์รองหลายชนิดเกลือของกรดเบนโซอิกใช้เป็นสารกันบูดในอาหาร กรดเบนโซอิกเป็น สารตั้งต้นที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมของสารอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย เกลือและเอสเทอร์ของกรดเบนโซอิกเรียกว่าเบนโซเอต ( / ˈ b ɛ n z oʊ . eɪ t s / )
ประวัติศาสตร์
กรดเบนโซอิกถูกค้นพบในศตวรรษที่สิบหกการกลั่นแห้งของยางเบนโซอินได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยนอสตราดามุส (1556) และต่อมาโดยอเล็กเซียส เปเดมอนทานัส (1560) และเบลส์ เดอ วิเจเนเร (1596) [ 10 ]
Justus von LiebigและFriedrich Wöhlerได้กำหนดองค์ประกอบของกรดเบนโซอิก[ 11 ]บุคคลเหล่านี้ยังได้ตรวจสอบความ สัมพันธ์ระหว่าง กรดฮิปปูริกกับกรดเบนโซอิก อีกด้วย
ในปี พ.ศ. 2418 Salkowski ค้นพบ คุณสมบัติ ต้านเชื้อราของกรดเบนโซอิก ซึ่งอธิบายถึงการรักษาผลไม้คลาว ด์เบอร์รี่ที่มีเบนโซเอ ต[ 12 ] [ 13 ]
การผลิต
การเตรียมการทางอุตสาหกรรม
กรดเบนโซอิกผลิตในเชิงพาณิชย์โดยการออกซิเดชันบางส่วนของโทลูอีนด้วยออกซิเจน :
กระบวนการนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นโคบอลต์หรือแมงกานีสแนฟเท เนต กระบวนการนี้ใช้วัตถุดิบที่มีอยู่มากมายและให้ผลผลิตสูง[ 14 ]
กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมครั้งแรกเกี่ยวข้องกับการทำปฏิกิริยาระหว่างเบนโซไตรคลอไรด์ (ไตรคลอโรเมทิลเบนซีน) กับแคลเซียมไฮดรอก ไซด์ ในน้ำ โดยใช้เหล็กหรือเกลือเหล็กเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แคลเซียมเบนโซเอต ที่ได้จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดเบนโซอิกด้วยกรดไฮโดรคลอริกผลิตภัณฑ์ที่ได้มีอนุพันธ์ของกรดเบนโซอิกที่มีคลอรีนในปริมาณมาก ด้วยเหตุนี้ กรดเบนโซอิกสำหรับบริโภคของมนุษย์จึงได้มาจากการกลั่นแห้งของกัมเบนโซอินปัจจุบันกรดเบนโซอิกเกรดอาหารผลิตขึ้นโดยวิธีการสังเคราะห์
การสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ
กรดเบนโซอิกมีราคาถูกและหาได้ง่าย ดังนั้นการสังเคราะห์กรดเบนโซอิกในห้องปฏิบัติการจึงส่วนใหญ่ทำเพื่อการเรียนการสอน และเป็นวิชาที่นักศึกษาปริญญาตรีเตรียมกันทั่วไป
กรดเบนโซอิกสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้โดยการตกผลึกซ้ำจากน้ำ เนื่องจากมีความละลายสูงในน้ำร้อนและละลายได้น้อยในน้ำเย็น การหลีกเลี่ยงตัวทำละลายอินทรีย์สำหรับการตกผลึกซ้ำทำให้การทดลองนี้ปลอดภัยเป็นพิเศษ กระบวนการนี้โดยทั่วไปให้ผลผลิตประมาณ 65% [ 15 ]
โดยการไฮโดรไลซิส
เช่นเดียวกับ ไนไตรล์และเอไมด์อื่นๆเบนโซไนไตรล์และเบนซาไมด์สามารถไฮโดรไลซ์เป็นกรดเบนโซอิกหรือเบสคู่ควบของกรดเบนโซอิกได้ในสภาวะกรดหรือเบส
จากรีเอเจนต์ Grignard
โบรโมเบนซีนสามารถเปลี่ยนเป็นกรดเบนโซอิกได้โดย "การคาร์บอกซิเลชัน" ของฟีนิลแมกนีเซียมโบรไมด์ ตัวกลาง [ 16 ]การสังเคราะห์นี้เป็นแบบฝึกหัดที่สะดวกสำหรับนักเรียนในการดำเนินการปฏิกิริยา Grignard ซึ่งเป็นปฏิกิริยาการสร้าง พันธะคาร์บอน-คาร์บอนที่สำคัญในเคมีอินทรีย์[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
การออกซิเดชันของสารประกอบเบนซิล
เบนซิลแอลกอฮอล์[ 22 ]และเบนซิลคลอไรด์และอนุพันธ์เบนซิลเกือบทั้งหมดสามารถออกซิไดซ์เป็นกรดเบนโซอิกได้อย่างง่ายดาย
การใช้งาน
กรดเบนโซอิกส่วนใหญ่ถูกใช้ในการผลิตฟีนอลโดยการดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 300–400 °C: [ 23 ]
- คชั่วโมง CO ชั่วโมง + ½ O → C ชั่วโมง OH + CO
สามารถลดอุณหภูมิที่ต้องการลงเหลือ 200 °C ได้โดยการเติมเกลือทองแดง(II) ในปริมาณตัวเร่งปฏิกิริยา ฟีนอลสามารถเปลี่ยนเป็นไซโคลเฮกซานอลซึ่งเป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ ไนลอน
สารตั้งต้นของพลาสติไซเซอร์
พลาสติไซเซอร์เบนโซ เอต เช่น เอสเทอร์ไกลคอล ไดเอทิลีนไกลคอล และไตรเอทิลีนไกลคอล ได้มาจากการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันของเมทิลเบนโซ เอต กับไดออลที่ สอดคล้องกัน [ 23 ]พลาสติไซเซอร์เหล่านี้ ซึ่งใช้ในลักษณะเดียวกับที่ได้มาจาก เอสเทอร์ ของกรดเทเรฟทาลิกถือเป็นทางเลือกแทนฟทาเลต[ 23 ]
สารตั้งต้นของโซเดียมเบนโซเอตและสารกันเสียที่เกี่ยวข้อง
กรดเบนโซอิกและเกลือของมันถูกใช้เป็นสารกันบูดในอาหารโดยมีหมายเลข E คือ E210 , E211 , E212และE213 กรดเบนโซ อิกยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อรายีสต์[ 24 ]และแบคทีเรีย บางชนิด โดยอาจเติมโดยตรงหรือสร้างขึ้นจากปฏิกิริยากับ เกลือ โซเดียมโพแทสเซียมหรือแคลเซียม กลไกเริ่มต้นด้วยการดูดซึมกรดเบนโซ อิกเข้าสู่เซลล์ หากค่า pH ภายในเซลล์ เปลี่ยนเป็น 5 หรือต่ำกว่า การหมัก กลูโคสแบบไม่ใช้ออกซิเจนผ่านฟอสโฟฟรุกโตไคเนส จะลดลง 95% ดังนั้นประสิทธิภาพของ กรดเบนโซอิกและเบนโซเอตจึงขึ้นอยู่กับค่า pH ของอาหาร[ 25 ]กรดเบนโซอิก เบนโซเอต และอนุพันธ์ของสารเหล่านี้ใช้เป็นสารกันบูดสำหรับอาหารและเครื่องดื่มที่เป็นกรด เช่นน้ำผลไม้รสเปรี้ยว ( กรดซิตริก ) เครื่องดื่มอัดลม ( คาร์บอนไดออกไซด์ ) เครื่องดื่มอัดลม ( กรดฟอสฟอริก ) ผักดอง ( น้ำส้มสายชู ) และอาหารที่เป็นกรดอื่นๆ
โดยทั่วไปความเข้มข้นของกรดเบนโซอิกที่ใช้เป็นสารกันบูดในอาหารจะอยู่ระหว่าง 0.05 ถึง 0.1% อาหารที่สามารถใช้กรดเบนโซอิกได้และระดับสูงสุดในการใช้งานจะถูกควบคุมโดยกฎหมายอาหารท้องถิ่น[ 26 ] [ 27 ]
มีข้อกังวลว่ากรดเบนโซอิกและเกลือของมันอาจทำปฏิกิริยากับกรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) ในเครื่องดื่มบางชนิด ทำให้เกิดเบนซีนซึ่ง เป็นสารก่อมะเร็งในปริมาณเล็กน้อย [ 28 ]
ยา
กรดเบนโซอิกเป็นส่วนประกอบของขี้ผึ้ง Whitfieldซึ่งใช้ในการรักษาโรคผิวหนังที่เกิดจากเชื้อรา เช่นโรคกลากและโรคเท้าของนักกีฬา[ 29 ] [ 30 ]ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบหลักของ กั มเบนโซอินกรดเบนโซอิกยังเป็นส่วนประกอบหลักในทิงเจอร์เบนโซอิน และบาลซัมของ Friar ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีประวัติการใช้งานมายาวนานในฐานะ ยาฆ่าเชื้อเฉพาะที่และยาแก้คัด จมูกแบบสูด ดม
กรดเบนโซอิกถูกใช้เป็นยาขับเสมหะยาแก้ปวดและยาฆ่าเชื้อในช่วงต้นศตวรรษที่20 [ 31 ]
การใช้งานเฉพาะทางและในห้องปฏิบัติการ
ในห้องปฏิบัติการสอน กรดเบนโซอิกเป็นสารมาตรฐานทั่วไปสำหรับการสอบเทียบเครื่องวัดความร้อนระเบิด[ 32 ]
ชีววิทยาและผลกระทบต่อสุขภาพ
กรดเบนโซอิกและเอสเทอร์ของมันเกิดขึ้นตามธรรมชาติในพืชและสัตว์หลายชนิด พบในปริมาณที่มากพอสมควรในผลเบอร์รี่ส่วนใหญ่ (ประมาณ 0.05%) ผลไม้สุกของ พืช สกุล Vaccinium หลาย ชนิด (เช่นแครนเบอร์รี่ V. vitis macrocarpon ; บิลเบอร์รี่ V. myrtillus ) มีกรดเบนโซอิกอิสระมากถึง 0.03–0.13% นอกจากนี้ กรดเบนโซอิกยังเกิดขึ้นในแอปเปิลหลังจากติดเชื้อราNectria galligenaในบรรดาสัตว์ กรดเบนโซอิกถูกระบุพบเป็นหลักในสัตว์กินพืชและสัตว์ หรือสัตว์กินพืช เช่น ในอวัยวะภายในและกล้ามเนื้อของนกกระทาหิน ( Lagopus muta ) รวมถึงในสารคัดหลั่งจากต่อมของวัวมัสก์ ตัวผู้ ( Ovibos moschatus ) หรือช้างเอเชียตัวผู้ ( Elephas maximus ) [ 33 ]กัมเบนโซอินประกอบด้วยกรดเบนโซอิกมากถึง 20% และเอสเทอร์ของกรดเบนโซอิก 40% [ 34 ]
ในแง่ของการสังเคราะห์ทางชีวภาพเบนโซเอตถูกผลิตขึ้นในพืชจากกรดซินนามิก [ 35 ] เส้นทางได้รับการระบุจากฟีนอลผ่าน4-ไฮดรอกซีเบนโซเอต[ 36 ]
ปฏิกิริยา
ปฏิกิริยาของกรดเบนโซอิกสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งที่วงแหวนอะโรมาติกหรือที่หมู่คาร์บอกซิล
วงแหวนอะโรมาติก
ปฏิกิริยา การแทนที่อะโรมาติกแบบอิเล็กโทรฟิลิกจะเกิดขึ้นส่วนใหญ่ที่ตำแหน่ง 3 เนื่องจากหมู่คาร์บอกซิลิกที่ดึงอิเล็กตรอน กล่าวคือ กรดเบนโซอิกเป็นตัวกำหนดทิศทางเมตา[ 37 ]
หมู่คาร์บอกซิล
ปฏิกิริยาทั่วไปของกรดคาร์บอกซิลิกยังใช้ได้กับกรดเบนโซอิกด้วย[ 23 ]
- เบนโซเอตเอสเท อร์ เป็นผลผลิตจากปฏิกิริยาระหว่างแอลกอฮอล์กับกรด โดยใช้กรด เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา
- โดยทั่วไปแล้ว เบนโซอิกแอซิดเอไมด์จะถูกเตรียมจากเบนโซอิลคลอไรด์
- กระบวนการกำจัดน้ำเพื่อสร้างเบนโซอิกแอนไฮไดรด์ นั้น สามารถกระตุ้นได้ด้วยอะซิติกแอนไฮไดรด์หรือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์
- อนุพันธ์ของกรดที่มีปฏิกิริยาสูง เช่นกรดเฮไลด์สามารถหาได้ง่ายโดยการผสมกับ สารที่ ทำให้เกิดการเติมฮาโลเจนเช่นฟอสฟอรัสคลอไรด์หรือไทโอนิลคลอไรด์
- ออร์โธเอสเทอร์สามารถได้มาจากการทำปฏิกิริยาระหว่างแอลกอฮอล์กับเบนโซไนไตรล์ภาย ใต้สภาวะที่เป็นกรดและปราศจากน้ำ
- การลดสารประกอบให้เป็นเบนซาลดีไฮด์และเบนซิลแอลกอฮอล์สามารถทำได้โดยใช้DIBAL-H , LiAlH4หรือโซเดียมโบโรไฮไดร
- การดีคาร์บอกซิเลชันเพื่อสร้างเบนซีนสามารถทำได้โดยการให้ความร้อนในควินอลีนโดยมีเกลือทองแดงเป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ส่วนการดีคาร์บอกซิเลชันแบบฮันส์ดีกเกอร์สามารถทำได้โดยการให้ความร้อนกับเกลือเงิน
ความปลอดภัยและกระบวนการเผาผลาญในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
มันถูกขับออกมาในรูปของกรดฮิปปูริก [ 38 ] กรดเบนโซอิกถูกเมตาบอไลซ์โดยบิวทิเรต-CoA ไลเกสเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางเบนโซอิล-CoA [ 39 ]ซึ่งจากนั้นจะถูกเมตาบอไลซ์โดยไกลซีนN-อะซิลทรานสเฟอเรสเป็นกรดฮิปปูริก[ 40 ]มนุษย์เมตาบอไลซ์โทลูอีนซึ่งถูกขับออกมาในรูปของกรดฮิปปูริกเช่นกัน[ 41 ]
สำหรับมนุษย์โครงการระหว่างประเทศว่าด้วยความปลอดภัยทางเคมี (IPCS) ขององค์การอนามัยโลกแนะนำว่าปริมาณที่ยอมรับได้ชั่วคราวคือ 5 มก./กก. น้ำหนักตัวต่อวัน[ 33 ]แมวมีความทนทานต่อกรดเบนโซอิกและเกลือ ของมันต่ำ กว่าหนูและหนู ทดลองอย่างมีนัย สำคัญ ปริมาณที่ทำให้แมวตายได้อาจต่ำถึง 300 มก./กก. น้ำหนักตัว[ 42 ] ค่า LD50 ปากสำหรับหนูคือ 3040 มก./กก. สำหรับหนูทดลองคือ 1940–2263 มก./กก. [ 33 ]
ในไทเปประเทศไต้หวัน การสำรวจสุขภาพของเมืองในปี 2010 พบว่าผลิตภัณฑ์อาหารแห้งและดองร้อยละ 30 มีกรดเบนโซอิก[ 43 ]
ดูเพิ่มเติม
- กรดนิโคตินิก – สารประกอบอินทรีย์และวิตามินบี 3 รูปแบบหนึ่ง
ลิงก์ภายนอก
- บัตรข้อมูลความปลอดภัยทางเคมีระหว่างประเทศ 0103
- รายงานการประเมินเบื้องต้นเกี่ยวกับกรดเบนโซอิกสำหรับประเทศเกาะขนาดเล็ก (SIDS)จากองค์การเพื่อความร่วมมือทางเศรษฐกิจและการพัฒนา (OECD)





