Bentsoehappo

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 11. elokuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

Bentsoehappo
Kenraali
Systemaattinen nimi	Bentsoehappo
Perinteiset nimet	Bentsoehappo
Chem. kaava	C6H5COOH _ _ _ _
Rotta. kaava	C7H6O2 _ _ _ _ _
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	kiinteä
Moolimassa	122,12 g/ mol
Tiheys	1,32 g/cm³
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
•  sulaminen	122,4 °C
•  kiehuva	249,2 °C
• hajoaminen	370 °C
•  vilkkuu	121 °C [1]
•  itsestään syttyminen	570 °C [1]
Höyrystyksen ominaislämpö	527 J/kg
Spesifinen sulamislämpö	18 J/kg
Kemiallisia ominaisuuksia
Hapon dissosiaatiovakio	4.20
Liukoisuus
• vedessä	0,29 g/100 ml
Optiset ominaisuudet
Taitekerroin	1,504 [2]
Rakenne
Dipoli momentti	1,72  D
Luokitus
Reg. CAS-numero	65-85-0
PubChem	243
Reg. EINECS-numero	200-618-2
Hymyilee	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
Turvallisuus
Myrkyllisyys	LD50 500 mg kg-1
GHS-piktogrammit
NFPA 704	yksi 2 0
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Bentsoehappo ( kemiallinen kaava - C 7 H 6 O 2 tai C 6 H 5 COOH ) on heikko kemiallinen orgaaninen happo , joka kuuluu aromaattisten karboksyylihappojen luokkaan .

Normaaliolosuhteissa bentsoehappo on yksinkertaisin yksiemäksinen karboksyylihappo , joka on valkoinen kiteinen kiinteä aine .

Bentsoehapon suoloja ja estereitä kutsutaan bentsoaatteiksi .

Rekisteröity elintarvikelisäaineeksi ja säilöntäaineeksi numerolla E210 .

Historia

Se eristettiin ensimmäisen kerran tislaamalla 1500-luvulla bentsoiinihartsista (kasteinen suitsuke), mistä johtuu nimi. Tämän prosessin ovat kuvanneet Nostradamus ( 1556 ), sitten Girolamo Rouchelly ( 1560 , salanimellä Alexius Pedemontanus) ja Blaise de Vigenère ( 1596 ).

Vuonna 1832 saksalainen kemisti Justus von Liebig määritti bentsoehapon rakenteen. Hän myös tutki, miten se liittyi hippurihappoon .

Vuonna 1875 saksalainen fysiologi Ernst Leopold Zalkowsky tutki hedelmien säilönnässä pitkään käytetyn bentsoehapon antifungaalisia ominaisuuksia.

Fysikaaliset ominaisuudet

Bentsoehappo - valkoisia kiteitä, liukenee heikosti veteen, liukenee hyvin etanoliin , kloroformiin ja dietyylieetteriin . Bentsoehappo on, kuten useimmat muut orgaaniset hapot , heikko happo ( pKa 4,21).

Puhtaan hapon sulamispiste on 122,4 °C ja kiehumispiste 249 °C.

Sublimoituu helposti ; tislattu vesihöyryllä, joten bentsoehapon vesiliuosten pitoisuuden lisääminen liuosta haihduttamalla on tehotonta .

Haetaan

Bentsoehappoa voidaan saada hapettamalla tolueenia vahvoilla hapettimilla, kuten kaliumpermanganaatilla , kromi(VI)oksidilla , typpi- tai kromihapolla , sekä dekarboksyloimalla ftaalihappo .

Teollisessa mittakaavassa bentsoehappoa tuotetaan hapettamalla tolueenia hapella katalyytin ( mangaani tai kobolttinaftenaatti ) päällä .

Laboratoriosynteesi ja puhdistus

Kemiallinen tuote, bentsoehappo, on halpa ja helposti saatavilla. Siksi ammattikemistit turvautuvat harvoin laboratoriosynteesiin.

Demonstraatiosynteesi tehdään koulutustarkoituksiin.

Bentsoehapon puhdistus suoritetaan sopivasti uudelleenkiteyttämällä liuottimesta, tavallisesti vedestä. Muita uudelleenkiteyttämiseen sopivia liuottimia ovat etikkahappo (jää- ja vesiliuos), bentseeni , asetoni , petrolieetteri sekä etanolin ja veden seos.

Hydrolyysi

Bentsamidi ja bentsonitriili hydrolysoituvat vedessä hapon tai emäksen läsnä ollessa bentsoehapoksi.

Cannizzaron reaktio

Emäksisessä väliaineessa oleva bentsaldehydi muuttuu Cannizzaron reaktiolla . Tuloksena on bentsoehappoa ja bentsyylialkoholia .

Grignardin reaktio

Bromibentseenistä fenyylimagnesiumbromidin karboksylaatioreaktiolla.

Hapetus

Tolueeni tai bentsyylialkoholi voidaan hapettaa happamaksi tehdyllä kaliumpermanganaattiliuoksella bentsoehapoksi:

Hankintahistoria

Ensimmäinen tuotantoprosessi käsitti bentseenitrikloridin hydrolyysin kalsiumhydroksidin vaikutuksella vedessä raudan tai sen suolojen läsnä ollessa katalyyttinä . Saatu kalsiumbentsoaatti muutettiin bentsoehapoksi käsittelemällä kloorivetyhapolla . Tuote sisälsi huomattavan määrän bentsoehapon kloorijohdannaisia, joten sitä ei käytetty elintarvikelisäaineena. Tällä hetkellä synteettistä bentsoehappoa käytetään elintarvikkeissa.

Sovellus

Kalorimetria

Bentsoehappoa käytetään aineena lämpöstandardina kalorimetrien kalibroinnissa lämpötilan ja lämpökapasiteetin suhteen , koska kiteytymis- ja sulamislämmöt ovat hyvin tunnettuja ja toistettavissa.

Raaka-aineet

Bentsoehappoa käytetään monien reagenssien saamiseksi, joista merkittävimmät:

• Bentsoyylikloridi , C6H5C (O ) Cl , saadaan käsittelemällä bentsoehappoa tionyylikloridilla , fosgeenilla tai fosforiklorideilla PCl3 ja PCl5 . C 6 H 5 C(O)Cl on tärkeä lähtöaine joillekin bentsoehappojohdannaisille, kuten bentsyylibentsoaatille , jota käytetään keinotekoisena makuaineena ja hyönteiskarkotteena .
• Bentsoaattipehmittimet , kuten glykoli , dietyleeniglykoli ja trietyleeniglykolieetterit, jotka on saatu transesteröimällä metyylibentsoaatti vastaavalla diolilla . Vaihtoehtoisesti nämä aineet saadaan vaikuttamalla bentsoyylikloridilla vastaavaan dioliin. Näitä pehmittimiä käytetään vastaavien tereftaalihappoestereiden kanssa .
• Fenoli , C 6 H 5 OH, saatu oksidatiivisella dekarboksylaatiolla 300–400 °C:ssa. Tarvittava lämpötila voidaan laskea 200 °C:seen lisäämällä katalyyttisiä määriä kupari(II)suoloja . Fenoli voidaan sitten muuttaa sykloheksanoliksi , joka toimii lähtöaineena nailonin synteesissä .

Säilöntäaine

Bentsoehappoa ja sen suoloja käytetään elintarvikkeiden säilönnässä (elintarvikkeiden lisäaineet E210 , E211 , E212 , E213 ).

Entsyymejä estävä bentsoehappo hidastaa monien yksisoluisten mikro-organismien ja sienten aineenvaihduntaa . Se estää homeen , hiivan ja joidenkin bakteerien kasvua .

Sitä lisätään elintarvikkeisiin puhtaassa muodossa tai natrium-, kalium- tai kalsiumsuolan muodossa.

Haitallinen vaikutus mikroflooraan alkaa bentsoehapon imeytymisestä lipidisolun seinämään.

Koska vain dissosioitumaton happo voi tunkeutua soluseinän läpi, bentsoehapolla on antimikrobista vaikutusta vain happamissa elintarvikkeissa.

Jos solunsisäinen pH on 5 tai vähemmän, glukoosin anaerobinen fermentaatio fosfofruktokinaasin kautta vähenee 95 %. Bentsoehapon ja bentsoaattien tehokkuus riippuu ruoan happamuudesta (pH).

Bentsoehapolla ja sen suoloilla säilötään happamat ruoat, juomat kuten hedelmämehut ( sitruunahappoa sisältävät ), hiilihapotetut juomat liuoksessa ( hiilidioksidi ), virvoitusjuomat ( fosforihappoa sisältävät ), suolakurkut ( maitohappo ) ja muut happamat elintarvikkeet.

Hyväksytyt ja optimaaliset bentsoehapon pitoisuudet elintarvikkeiden säilönnän aikana ovat 0,05-0,1 % .

Lääketiede

Bentsoehappoa käytetään lääketieteessä ihosairauksien hoidossa, ulkoisena antiseptisenä (antimikrobisena) ja fungisidisena (sienilääkkeenä) aineena, trikofytoosiin ja mykooseihin , ja sen natriumsuolaa, natriumbentsoaattia  , yskänlääkkeenä.

Muut käyttötarkoitukset

Bentsoehapon estereillä (alkoholien kanssa metyylistä amyyliin) on voimakas ja miellyttävä tuoksu, ja niitä käytetään hajuvesiteollisuudessa .

Joitakin muita bentsoehapon johdannaisia, kuten esimerkiksi kloori- ja nitrobentsoehappoja, käytetään laajalti väriaineiden synteesissä.

Biologinen toiminta

Bentsoehappoa löytyy vapaana ja esterimuodossa monissa kasveissa ja eläimissä. Marjoissa on huomattava määrä bentsoehappoa (noin 0,05 %). Joidenkin vaccinium -tyyppien kypsät hedelmät sisältävät suuren määrän vapaata bentsoehappoa. Esimerkiksi puolukoissa  jopa 0,20% kypsissä marjoissa ja karpaloissa  - jopa 0,063%. Bentsoehappoa muodostuu omenoissa Nectria galligena -sienitartunnan jälkeen. Eläimillä bentsoehappoa löytyy pääasiassa kaikkiruokaisista tai kasvifagilajeista, esimerkiksi tundran peltopyyn (Lagopus muta) sisäelimissä ja lihaksissa sekä urosmyskihärän tai Aasiannorsun eritteissä .

Bentsoehartsi sisältää jopa 20 % bentsoehappoa ja 40 % bentsoehappoestereitä.

Bentsoehappoa on osana hippurihappoa (N-bentsoyyliglysiini) nisäkkäiden , erityisesti kasvinsyöjien , virtsassa .

Bentseenirengas

Elektrofiilinen aromaattinen substituutio tapahtuu asemassa 3 johtuen karboksyyliryhmän elektroneja vetävästä ominaisuuksista. Toinen substituutio on vaikeampi (oikea puoli) johtuen nitroryhmän deaktivoinnista . Kääntäen, kun elektroneja luovuttava substituentti (esim. alkyyli ) lisätään, toinen substituutio tapahtuu helpommin.

Karboksyyliryhmä

Kaikki karboksyyliryhmälle tyypilliset reaktiot ovat mahdollisia bentsoehapon kanssa:

• Bentsoehapon esterit ovat alkoholien kanssa tapahtuvan happokatalysoidun reaktion tuotteita.
• Bentsoehappoamidit ovat helposti saatavilla käyttämällä aktivoituja johdannaisia ​​(kuten bentsoyylikloridia) niiden synteesiin tai yhdistämällä peptidisynteesissä käytettyjä reagensseja , kuten DCHA ja DMAP .
• Aktiivisempi bentsoehappoanhydridi muodostuu dehydraatiosta etikkahappoanhydridillä tai fosforioksidilla.
• Erittäin aktiivisia happohalogenideja saadaan helposti fosfori(V) kloridin tai tionyylikloridin vaikutuksesta
• Ortoestereitä voidaan saada kuivissa olosuhteissa saattamalla bentsonitriili reagoimaan happamassa väliaineessa alkoholien kanssa
• Pelkistys bentsaldehydiksi tai bentsyylialkoholiksi on mahdollista LiAlH 4 :llä tai natriumboorihydridillä
• Hopeasuolan dekarboksylointi voidaan suorittaa kuumentamalla, bentsoehappo voidaan dekarboksyloida kuumentamalla kuivilla emäksillä tai kalsiumhydroksidilla .
• Bentsoehappo muodostaa suoloja

Turvallisuus

Lukuisten tutkimusten mukaan bentsoehappo, sen suolat ja esterit on tunnustettu ihmisille turvallisiksi riittävällä kulutustasolla [3] [4] [5] . Bentsoehappo imeytyy hyvin, koentsyymi A :n kautta se sitoutuu aminohappoon glysiinistä hippurihapoksi ja erittyy tässä muodossa munuaisten kautta. Ihminen erittää hippurihappoa noin 0,44 g/l vuorokaudessa virtsaan ja enemmän, jos hän on kosketuksissa tolueenin tai bentsoehapon kanssa. Kissat sietävät paljon vähemmän bentsoehappoa kuin hiiret ja rotat [6] . Kissoille tappava annos on 300 mg/kg. Suun kautta LD50 rotille 3040 mg/kg, hiirille 1940-2260 mg/kg .

Kansainvälinen kemikaaliturvallisuusohjelma , joka tutki bentsoehapon ja sen suolojen myrkyllisyyttä, ei paljastanut sivuvaikutuksia ihmisillä annoksilla 647-825 mg/kg/vrk [3] . Food and Drug Administration (FDA) pitää bentsoehappoa " yleisesti turvalliseksi tunnustettuna " (GRAS) Yhdysvalloissa antimikrobisena aineena , aromiaineena ja elintarvikelisäaineena elintarvikkeissa, joiden enimmäiskäyttöaste on 0,1 % [7] . Sitä voidaan käyttää turvallisesti myös eläinrehuissa säilöntäaineena tai happamoittavana aineena [8] . Vuonna 1996 FAO:n ja WHO:n elintarvikelisäaineita käsittelevä sekaasiantuntijakomitea (JECFA) asetti bentsoehapon siedettäväksi päiväsaannin (ADI) arvoksi 5 mg/kg [5] . Vuonna 2021 JECFA muutti tätä määrää turvallisuuden uudelleenarvioinnin jälkeen nostamalla ADI-arvon 20 mg:aan painokiloa kohti [5] . Bentsoehappo (E210) on lueteltu komission asetuksessa (EY) N:o 231/2012 sallittuna elintarvikelisäaineena ja luokitellaan luokkaan "Muut lisäaineet kuin väri- ja makeutusaineet " [9] . Vuonna 2016 Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) asetti turvallisuuden uudelleenarviointia suorittaessaan E210:n ADI-arvoksi 5 mg/kg [4] .

Bentsoehappo voi aiheuttaa allergisia reaktioita : ärsytysoireita, kuten ihottumaa , punoitusta tai polttavaa tunnetta joutuessaan kosketuksiin silmien ja ihon kanssa sekä hengitettynä [10] . Toisin kuin natriumbentsoaatti ( E211 ) ja kaliumbentsoaatti ( E212 ), bentsoehappo ei ole FDA:n luettelossa aineeksi, joka voidaan muuttaa bentseeniksi tietyissä olosuhteissa [11] . Bentsoehapon ei myöskään epäillä olevan hyperaktiivinen lapsilla, toisin kuin E211 [12] .

Johdannaiset

• 2,3-dihydroksibentsoehappo (pyrokatekiinihappo)
• 2,4-dihydroksibentsoehappo (beeta-resorsyylihappo)
• 2,5-dihydroksibentsoehappo (gentisiinihappo)
• 2,6-dihydroksibentsoehappo (gamma-resorsyylihappo)
• 3,4-dihydroksibentsoehappo (protokekiinihappo)
• 3,5-dihydroksibentsoehappo (alfa-resorsyylihappo)
• 3-nitrobentsoehappo
• 3,5-dinitrobentsoehappo
• Toluiinihapot

Suolat

Bentsoehapon suoloja kutsutaan bentsoaatteiksi, esimerkiksi:

• ammoniumbentsoaatti
• litiumbentsoaatti
• natriumbentsoaatti
• magnesiumbentsoaatti
• Mangaanibentsoaatti
• Kupari(II)bentsoaatti
• Elohopea(II)bentsoaatti
• Lyijy(II)bentsoaatti
• Hopeabentsoaatti

Muistiinpanot

• Chemical Encyclopedia / Toim.: Knunyants I.L. ja muut - M. : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1 (Abl-Dar). — 623 s.

• Bentsoehappo // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 osana (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.

Linkit

• Elena Shatalova. "Elinympäristö". "Ikuisen nuoruuden tuotteet" (pääsemätön linkki) . — Channel One -ohjelma. Haettu 22. marraskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 21. marraskuuta 2011. (määrätön) 
• https://web.archive.org/web/20130423163348/http://www.nordspb.ru/benzoesaure

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 CRC Handbook of Chemistry and Physics  (englanniksi) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - P. 16-18. — ISBN 978-1-4987-5428-6
2. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics  (englanniksi) / W. M. Haynes - 97 - Boca Raton : 2016. - P. 3-40. — ISBN 978-1-4987-5428-6
3. ↑ 1 2 Loppuraportti bentsyylialkoholin, bentsoehapon ja natriumbentsoaatin turvallisuusarvioinnista  //  International Journal of Toxicology. - 2001-01. — Voi. 20 , iss. 3_suppl . — s. 23–50 . - ISSN 1092-874X 1091-5818, 1092-874X . - doi : 10.1080/10915810152630729 . Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2021.
4. ↑ 1 2 EFSA:n elintarvikelisäaineita ja ravintolähteitä käsittelevä paneeli (ANS). Tieteellinen lausunto bentsoehapon (E 210), natriumbentsoaatin (E 211), kaliumbentsoaatin (E 212) ja kalsiumbentsoaatin (E 213) uudelleenarvioinnista elintarvikelisäaineina  // EFSA Journal. – 2016-03. - T. 14 , no. 3 . - doi : 10.2903/j.efsa.2016.4433 .
5. ↑ 1 2 3 Maailman terveysjärjestö. 92nd JECFA - Chemical and Technical Assessment (CTA), 2021  (englanniksi)  // Yhdistyneiden kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestö. – 2021.
6. ↑ P. Bedford, E. Clarke. Kokeellinen bentsoehappomyrkytys kissassa  (englanniksi)  // Veterinary Record. - 15.1.1972. — Voi. 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 Osasto 21 . FDA . Haettu: 15.10.2022. (määrätön)
8. ↑ CFR-Code of Federal Regulations Osasto 21 . FDA . Haettu: 15.10.2022. (määrätön)
9. ↑ Komission asetus (EU) N:o 1129/2011, annettu 11 päivänä marraskuuta 2011, Euroopan parlamentin ja neuvoston asetuksen (EY) N:o 1333/2008 liitteen II muuttamisesta laatimalla unionin elintarvikelisäaineiden  luettelo .
10. ↑ New Jerseyn terveysministeriö. Bentsoehappo (2009). (määrätön)
11. ↑ Elintarviketurvallisuuden ja sovelletun ravitsemuksen keskus. Kysymyksiä ja vastauksia bentseenin esiintymisestä virvoitusjuomissa ja muissa juomissa   // FDA . – 25.2.2022.
12. ↑ Elintarvikeväri todettu haitalliseksi lapsille - Food Standards Agency kieltäytyy toimimasta . www.i-sis.org.uk . Haettu 25. joulukuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 25. joulukuuta 2021. (määrätön)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4144531-4 J9U : 987007566441405171 LCCN : sh2003009190