苯甲酸性質、用途與生產工藝
苯甲酸又稱安息香酸，分子式為C6H5COOH，羧基直接與苯環(huán)碳原子相連接的最簡單的芳香酸,是苯環(huán)上的一個氫被羧基（-COOH）取代形成的化合物。為無色、無味片狀晶體。熔點122.13℃，沸點249℃，相對密度1.2659（15／4℃）。在100℃時迅速升華，它的蒸氣有很強的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯、甲苯、二硫化碳、四氯化碳和松節(jié)油等有機溶劑。以游離酸、酯或其衍生物的形式廣泛存在于自然界中，例如，在安息香膠內以游離酸和芐酯的形式存在；在一些植物的葉和莖皮中以游離的形式存在；在香精油中以甲酯或芐酯的形式存在；在馬尿中以其衍生物馬尿酸的形式存在。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸強。它們的化學性質相似，都能形成鹽、酯、酰鹵、酰胺、酸酐等，都不易被氧化。苯甲酸的苯環(huán)上可發(fā)生親電取代反應，主要得到間位取代產。
苯甲酸于16世紀被發(fā)現(xiàn)。1556年，Nostradamus最早描述安息香膠的干餾作用；后由Alexius Pedemontanus和布萊斯德破譯分別于1560年和1596年發(fā)現(xiàn)。在1875年，Salkowski發(fā)現(xiàn)苯甲酸的抗真菌藥力，于是苯甲酸用于長期保存云莓。
在100g水中的溶解度為：4℃，0.18g；18℃，0.27g；20℃，0.29g;25℃，0.34g;30℃，0.42g;40℃，0.6g;50℃，0.95g;60℃，1.2g;75℃，2.2g;80℃，2.75g;90℃，4.6g;95℃，6.8g。
苯甲酸一般常作為藥物或防腐劑使用，有抑制真菌、細菌、霉菌生長的作用，藥用時通常涂在皮膚上，用以治療癬類的皮膚疾病。用于合成纖維、樹脂、涂料、橡膠、煙草工業(yè)。最初苯甲酸是由安息香膠干餾或堿水水解制得，也可由馬尿酸水解制得。工業(yè)上苯甲酸是在鈷、錳等催化劑存在下用空氣氧化甲苯制得；或由鄰苯二甲酸酐水解脫羧制得。苯甲酸及其鈉鹽可用作乳膠、牙膏、果醬或其他食品的抑菌劑，也可作染色和印色的媒染劑。
工業(yè)制法
目前工業(yè)上苯甲酸主要是通過甲苯的液相空氣氧化制取的。過程是以環(huán)烷酸鈷為催化劑，在反應溫度為140－160℃和操作壓力0.2－0.3MPa下反應生成苯甲酸。反應后蒸去甲苯，并減壓蒸餾、重結晶，即得產品。該工藝利用廉價原料，收率高，因此是工業(yè)上主要使用的方法。
實驗室制法
主反應：
1.甲苯+高錳酸鉀+水——苯甲酸鉀+氫氧化鉀+二氧化錳+水（前面的水是提供反應環(huán)境）
2.苯甲酸鉀+濃鹽酸——苯甲酸
藥品與用量：
甲苯1.5g(1.7ml,0.016mol)、高錳酸鉀5g(0.032mol)、十六烷基三甲基溴化銨0.1g
實驗操作：
用100ml的圓底燒瓶。安裝回流裝置。向反應瓶中分別加入5g高錳酸鉀，0.1g十六烷基三甲基溴化銨，1.7ml甲苯及50ml水，攪拌加熱沸騰（劇烈攪拌，猛烈沸騰），保持反應物溶液平穩(wěn)沸騰。
當大量棕色沉淀生成，高錳酸鉀的紫色變淺或消失，甲苯層消失時，反應基本結束。過濾出二氧化錳沉淀，濾液用濃鹽酸酸化，析出苯甲酸的沉淀，抽濾得粗產品。
粗產品用水重結晶。在沸水浴上干燥，稱量，測其熔點。
苯甲酸及其鈉鹽苯甲酸鈉是很常用的食品防腐劑。在酸性條件下，對酵母和霉菌的抑制作用，pH值為3時抗菌力量強，而pH為6時對很多霉菌效果很差，故其抑菌最適pH值為2.5-4.0。在食品工業(yè)用塑料桶裝濃縮果蔬汁，最大使用量不得超過2.0g/kg；在果醬(不包括罐頭)、果汁(味)型飲料、醬油、食醋中最大使用量1.0g/kg；在軟糖、葡萄酒、果酒中最大使用量0.8g/kg；在低鹽醬菜、醬類、蜜餞，最大使用量0.5g/kg；在碳酸飲料中最大使用量0.2g/kg。因苯甲酸的溶解度小，使用時須經(jīng)充分攪拌，或溶于少量熱水或乙醇。在清涼飲料用的濃縮果汁中使用時，因苯甲酸易隨水蒸氣揮發(fā)，故常用其鈉鹽。苯甲酸是食品工業(yè)中常見的一種防腐保鮮劑，但乳制品中不允許添加。一般情況下，苯甲酸被認為是安全的。但對包括嬰幼兒在內的一些特殊人群而言，長期攝入苯甲酸也可能帶來哮喘、蕁麻疹、代謝性酸中毒等不良反應。苯甲酸也用作果汁飲料的保香劑。可作為膏香用入薰香香精。還可用于巧克力、檸檬、橘子、子漿果、堅果、蜜餞型等食用香精中。煙用香精中亦常用之。此外苯甲酸也用作農藥、染料、醫(yī)藥、媒染劑和增塑劑的生產原料，聚酰胺樹脂和醇酸樹脂的改性劑及鋼鐵設備的防銹劑等。
1、苯甲酸分子態(tài)的抑菌活性較離子態(tài)高，故PH小于4時，抑菌活性高，其抑菌最小濃度為0.015%-0.1%。但在酸性溶液中其溶解度降低，故不單靠提高溶液的酸性來提高其抑菌活性。苯甲酸最適抑菌PH為2.5~4.0。
2、由于苯甲酸對水的溶解度低，故實際多是加適量的碳酸鈉或碳酸氫鈉，用90℃以上熱水溶解，使其轉化成苯甲酸鈉鈉后才添加到食品中。若必須使用苯甲酸，可先用適量乙醇溶解后再應用。
3、由于苯甲酸對水的溶解度比苯甲酸鈉低，因此在酸性食品中使用苯甲酸鈉時，要注意防止由于苯甲酸鈉轉變成苯甲酸而造成沉淀和降低其使用效果。
4、1g苯甲酸相當于1.18g苯甲酸鈉；1g苯甲酸鈉相當于0.847g苯甲酸
5、苯甲酸在醬油、清涼飲料中可與對-羥基苯甲酸酯類一起使用而增效。
用量：
1、中國《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》（GB2760－1996）規(guī)定：碳酸飲料，最大使用量為0.2g/kg;低鹽醬菜、醬類、蜜餞，0.5g/kg；葡萄酒、果酒、軟糖，0.8g/kg；醬油、食醋、果醬（不包括罐頭）、果汁（味）型飲料，1.0g/kg;食品工業(yè)用塑料桶裝濃縮果蔬汁，2g/kg;果汁（果味）冰，1.0g/kg(混用或單獨使用)。苯甲酸和苯甲酸鈉同時使用時，以苯甲酸計不得超過最大使用量。
2、實際使用參考：苯甲酸及苯甲酸鈉常用于保藏高酸性水果、漿果、果汁、果醬、飲料糖漿及其它酸性食品，可與低溫殺菌合用，起協(xié)同作用。不同國家對準予使用本品的食品和其使用濃度有所不同
【藥效學】本品為消毒防腐劑，具有抗細菌作用；在酸性環(huán)境中，0.1％濃度即有抑菌作用。通常 pH值較低效果較好，如 pH 3.5時，0.125％的濃度在 1小時內可殺滅葡萄球菌。在堿性環(huán)境下作用減弱。外用能抗淺部真菌感染。將 0.05—0.1％濃度加入藥品制劑或食品作防腐劑，可阻抑細菌和真菌生長。
【藥動學】口服迅速從消化道吸收，與甘氨酸在肝內結合形成馬尿酸，后者在 12小時內迅速從尿中排出，在最初 4小時內即達用量 97％。如口服劑量大，部分可以偶合的苯甲?；咸侨┧釓哪蛑信判埂?BR>【適應癥】用于淺部真菌感染，如體癬、手癬及足癬等；也用作食物和藥品制劑的防腐劑。
【用法用量】本品常以6～12％濃度與水楊酸配制成酊劑或軟膏治療皮膚淺部真菌感染。外涂皮損，每日 2次，作為藥品制劑和食物的防腐劑，有效濃度為 0.05—1％。
【不良反應】口服可發(fā)生哮喘、蕁麻疹和血管性水腫等變態(tài)反應。外涂可發(fā)生接觸性皮炎。較大劑量口服可引起水楊酸鹽類樣反應。
苯甲酸俗名為安息香酸，在體內參與代謝，不蓄積、毒性低。如果過量食用苯甲酸，人體的肝臟和腎臟將受到危害。碳酸類飲料的苯甲酸的最大安全使用量是5mg/kg體重，那么按60kg 體重的人來算的話，每天的極限量是300mg，苯甲酸用于碳酸類飲料的最大使用量是0.2g/kg，那么每天喝1.5kg 的飲料是安全的。
對微生物有強烈的毒性，但其鈉鹽的毒性則很低。每日口服0.5g以下，對人體并無毒害，甚至用量不超過4g對健康也無損害。在人體和動物組織中可與蛋白質成分的甘氨酸結合而解毒，形成馬尿酸隨尿排出。苯甲酸的微晶或粉塵對皮膚、眼、鼻、咽喉等有刺激作用。即使其鈉鹽，如果大量服用，也會對胃有損害。操作人員應穿戴防護用具。需貯存于干燥通風處，防潮、防熱，遠離火源。
添加劑中文名稱
允許使用該種添加劑的食品中文名稱
添加劑功能
最大允許使用量（g/kg）
最大允許殘留量（g/kg）
苯甲酸
食品
食品用香料
用于配制香精的各香料成分不得超過在GB 2760中的最大允許使用量和最大允許殘留量
1,原理：樣品酸化后，用乙醚提取山梨酸、苯甲酸，用附氫火焰離子化檢測器的氣相色譜儀進行分離測定，與標準系列比較定量。
2,試劑：乙醚：不含過氧化物，石油醚：沸程30～60℃，鹽酸，無水硫酸鈉，鹽酸(1＋1)：取100mL鹽酸，加水稀釋至200mL，氯化鈉酸性溶液(40g/L)：于氯化鈉溶液(40g/L)中加少量鹽酸(1＋1)酸化，山梨酸、苯甲酸標準溶液：準確稱取山梨酸、苯甲酸各0.2000g，置于100mL容量瓶中，用石油醚—乙醚(3＋1)混合溶劑溶解后并稀釋至刻度。此溶液每毫升相當于2.0mg山梨酸或苯甲酸，山梨酸、苯甲酸標準使用液：吸取適量的山梨酸、苯甲酸標準溶液，以石油醚－乙醚(3＋1)混合溶劑稀釋至每毫升相當于50，100，150，200，250mg山梨酸或苯甲酸。
3,儀器：氣相色譜儀：具有氫火焰離子化檢測器。
4,分析步驟：
5.1 樣品提取
稱取2.50g事先混合均勻的樣品，置于25mL帶塞量筒中，加0.5mL鹽酸(1＋1)酸化，用15，10mL乙醚提取兩次，每次振搖1min，將上層乙醚提取液吸入另一個25mL帶塞量筒中。合并乙醚提取液。用3mL氯化鈉酸性溶液(40g/L)洗滌兩次，靜止15min，用滴管將乙醚層通過無水硫酸鈉濾入25mL容量瓶中。加乙醚至刻度，混勻。準確吸取5mL乙醚提取液于5mL帶塞刻度試管中，置40℃水浴上揮干，加入2mL石油醚－乙醚(3＋1)混合溶劑溶解殘渣，備用。
5.2 色譜參考條件：5.2.1 色譜柱：玻璃柱，內徑3mm，長2m，內裝涂以5%(m/m)DEGS＋1%(m/m)H3PO4固定液的60～80目Chromosorb W AW。
5.2.2 氣流速度：載氣為氮氣，50mL/min(氮氣和空氣、氫氣之比按各儀器型號不同選擇各自的最佳比例條件)。
5.2.3 溫度：進樣口230℃；檢測器230℃；柱溫170℃。
5.3 測定
進樣2μL標準系列中各濃度標準使用液于氣相色譜儀中，可測得不同濃度山梨酸、苯甲酸的峰高，以濃度為橫坐標，相應的峰高值為縱坐標，繪制標準曲線。
化學性質
鱗片狀或針狀結晶。具有苯或甲醛的氣味。 微溶于水，溶于乙醇、甲醇、乙醚、氯仿、苯、甲苯、二硫化碳、四氯化碳和松節(jié)油。
用途
苯甲酸是重要的酸型食品防腐劑。在酸性條件下，對霉菌、酵母和細菌均有抑制作用，但對產酸菌作用較弱。抑菌的最適pH值為2.5～4.0，一般以低于pH值4.5～5.0為宜。在食品工業(yè)用塑料桶裝濃縮果蔬汁，最大使用量不得超過2.0g/kg；在果醬(不包括罐頭)、果汁(味)型飲料、醬油、食醋中最大使用量1.0g/kg；在軟糖、葡萄酒、果酒中最大使用量0.8g/kg；在低鹽醬菜、醬類、蜜餞，最大使用量0.5g/kg；在碳酸飲料中最大使用量0.2g/kg。由于苯甲酸微溶于水，使用時可用少量乙醇使其溶解。
用途
苯甲酸是重要的酸型飼料防腐劑。在酸性條件下，對霉菌、酵母和細菌均有抑制作用，但對產酸菌作用較弱。抑菌的最適PH為2.5-4.0，一般以低于PH4.5-5.0為宜。
用途
通常用作定香劑或防腐劑。也用作果汁飲料的保香劑?？勺鳛楦嘞阌萌朕瓜阆憔?。還可用于巧克力、檸檬、橘子、子漿果、堅果、蜜餞型等食用香精中。煙用香精中亦常用之。
用途
苯甲酸和它的鈉鹽是食品的重要防腐劑。在酸性條件下，對酵母和霉菌的抑制作用，pH值為3時抗菌力量強，而pH為6時對很多霉菌效果很差，故其抑菌最適pH值為2.5-4.0。苯甲酸主要用于生產苯甲酸鈉食品防腐劑，染料中間體、農藥、增塑劑、媒染劑、醫(yī)藥、香料，還可用作醇酸樹脂和聚酰胺樹脂的改性劑，用于生產滌綸的原料對苯二甲酸以及用作鋼鐵設備的防銹劑等。
用途
用于醫(yī)藥、染料載體、增塑劑、香料和食品防腐劑等的生產，也用于醇酸樹脂涂料的性能改進；用作制藥和染料的中間體, 用于制取增塑劑和香料等, 也作為鋼鐵設備的防銹劑
用途
堿定量標準。碘定量標準。熱值標準。檢定鋁、硼、鈰、銅、鐵、鉛、錳、汞、鎳、硝酸鹽、亞硝酸鹽、銀、鈦、鎢和釩。測定鋁、銅、鐵、鈦和鈾。有機微量分析測定碳、氫、氧和相對分子質量的標準。有機分析中還用于苯甲酰化。
用途
苯甲酸主要用于抗真菌及消毒防腐，也用作抗微生物劑。
因苯甲酸的溶解度小，使用時須經(jīng)充分攪拌，或溶于少量熱水或乙醇。在清涼飲料用的濃縮果汁中使用時，因苯甲酸易隨水蒸氣揮發(fā)，故常用其鈉鹽。1g鈉鹽相當于苯甲酸0.847g。
生產方法
最初由安息香膠干餾或用堿水水解制得，亦可由馬尿酸水解制得。苯甲酸的工業(yè)生產方法有甲苯液相空氣氧化法、次芐基三氯水解法及苯酐脫羧法三種，而以甲苯液相空氣氧化法最普遍。甲苯和空氣通入盛有環(huán)烷酸鈷催化劑的反應器中，在反應溫度140-160℃，操作壓力0.2-0.3MPa的條件下進行反應，生成苯甲酸，經(jīng)蒸去未反應的甲苯得粗苯甲酸，再經(jīng)減壓蒸餾，重結晶得成品。用鄰苯二甲酸酐脫羧法所得最終產品不易精制，而且生產成本高，只在批量不大的醫(yī)藥等產品的制造過程中采用。甲苯氯化法的產品不適于應用于食品。苯甲酸有工業(yè)用、食品用、醫(yī)藥用等不同規(guī)格。食品級應符合GB1901-80，含量在99.5%以上，熔點121-123℃，并對易氧化物、易碳化物、含氯化合物、灼燒殘渣、重金屬、砷含量等質量指標作了規(guī)定。原料消耗定額：甲苯1140kg/t、環(huán)烷酸鈷4kg/t。此外，由甲苯生產苯甲醛時可副產苯甲酸。
生產方法
由甲苯直接液相氧化而得。
由鄰苯二甲酸以氧化鉛、氧化鋅等為催化劑脫羧而得。
由甲苯氯化成三氯甲苯，再用石灰乳及鐵粉水解而得。
生產方法
苯甲酸雖可由甲苯氯化法和鄰苯二甲酸脫羧法制得，但目前國內外普遍采用的工業(yè)生產方法為以甲苯為原料的液相催化空氣氧化法。
將溶有催化劑(萘酸鈷、環(huán)烷酸鈷或醋酸鈷)的甲苯和空氣分別連續(xù)泵入氧化塔(或釜)中，在140~165℃和0.3～0.4MPa的壓力下氧化生成苯甲酸。塔頂尾氣用冷凝和活性炭吸附的方法回收甲苯后放空；塔釜反應液經(jīng)常壓初餾回收未反應的甲苯、苯甲醇和苯甲醛等輕組分后，再減壓蒸餾得苯甲酸；回收的甲苯等返回氧化塔，甲苯的單程轉化率可控制在35％以上。
國內每噸苯甲酸的消耗為甲苯1025~1500kg，環(huán)烷酸鈷約4kg；國外甲苯消耗為每噸820kg。
2C6CH5CH3+3O2[鈷鹽]→2C6H5COOH
類別
易燃固體
毒性分級
中毒
急性毒性
口服-大鼠 LD50: 1700 毫克/公斤; 口服-小鼠 LD50: 1940 毫克/公斤
刺激數(shù)據(jù)
皮膚-兔子 500 毫克/24小時 輕度; 眼睛-兔子 100 毫克 重度
爆炸物危險特性
與氧化劑反應激烈; 其粉末在氧氣中迅速燃燒
可燃性危險特性
明火, 受熱較易燃; 燃燒產生刺激煙霧
儲運特性
通風低溫干燥; 與氧化劑分開存放
滅火劑
干粉,二氧化碳, 霧狀水
苯甲酸
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