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苯甲酸(Benzoic acid)一种芳香酸类有机化合物,也是最简单的芳香酸 ,分子式为C7H6O2。最初由安息香胶制得,故称安息香酸。熔点122.13 ℃,沸点249.2 ℃,相对密度(15/4 ℃)1.2659。外观为白色针状或鳞片状结晶。100 ℃以上时会升华。微溶于冷水、己烷,溶于热水、乙醇、乙醚、氯仿、苯、二硫化碳和松节油等 。
苯甲酸以游离酸、酯或其衍生物的形式广泛存在于自然界中。主要用于制备苯甲酸钠防腐剂,并用于合成药物、染料;还用于制增塑剂、媒染剂、杀菌剂和香料等。可由甲苯在二氧化锰存在时直接氧化制得;或用水蒸气将苯二甲酸酐脱羧制备。接下来小编就给大家普及一下苯酸钾的制备方法:
工业制备
最初苯甲酸是由安息香胶干馏或碱水水解制得,也可由马尿酸水解制得。工业上常用甲苯、邻二甲苯或萘为原料制备苯甲酸,上述原料可从煤焦油或石油中获得。此外,由甲苯生产苯甲醛时可副产苯甲酸 。苯甲酸的工业生产方法主要有甲苯液相空气氧化法、三氯甲苯水解法、邻苯二甲酸酐脱羧法,此外还有苄卤氧化法 。
甲苯液相空气氧化法
最早用此法生产苯甲酸的是美国Alied公司。常用的催化剂为可溶性钴盐或锰盐,以乙酸为溶剂。其反应机理为自由基反应,反应温度为165 ℃左右,压力为0.6~0.8 MPa,反应为放热反应。副产物主要有苯甲醛、苯甲醇、邻甲基联苯、联苯、对甲基联苯及酯类。副产物均可回收和利用,尤其是苯甲醛和苯甲醇,其本身单价常为苯甲酸的4~5倍,可以大幅度提高装置的产值和利润。
尽管以甲苯为原料制苯甲酸的氧化法世界上还有气相氧化法、化学计量氧化法,但空气液相催化氧化法不仅三废少,而且反应条件温和,仍是主要生产方法。
三氯甲苯水解法
甲苯于100~150 ℃进行光氯化反应所得三氯苄基苯,在ZnCl2存在下(或用石灰乳及铁粉)与水反应得苯甲酸。以三氯苄基苯计,苯甲酸产率为74%~80%。由于该法耗氯,HCl水溶液加热腐蚀极严重。因此,此法只能是甲苯氯化水解制苯甲醛和苯甲醇的副产物回收利用的补充方法。
邻苯二甲酸酐脱羧法
该方法可分为液相法和气相法。前者催化剂为邻苯二甲酸铬盐和钠盐等量组成的混合物;后者的脱羧催化剂为等量的碳酸铜和氢氧化钙。副产物有邻苯二甲酸、少量联苯、二苯甲酮和蒽醌。
苄卤氧化法
以苄卤为原料,KMnO4作氧化剂也可制得苯甲酸。国内有文章报道用此法制苯甲酸,其后处理过程无需脱色和重结晶就能得到白色苯甲酸晶体,而且产率高达86%,反应是在有相转移催化剂存在下进行的。
上述4种合成方法中,以甲苯液相空气氧化法为主;而甲苯氯化水解制得的产品不宜用于食品工业;邻苯二甲酸酐脱羧法制得的苯甲酸不易精制,成本高,只是在用量不大的药物产品制造过程中采用。
实验室制备
原理:甲苯的甲基被酸性高锰酸钾溶液氧化成羧酸,生成苯甲酸,钾盐(K2SO4)、锰盐(MnSO4)和水。
方程式如下:实际上在PH=7时,甲苯+高锰酸钾→苯甲酸钾+氢氧化钾+二氧化锰+水
药品与用量:甲苯1.5 g(1.7 mL,0.016 mol)、高锰酸钾5 g(0.032 mol)、十六烷基三甲基溴化铵0.1 g。
操作流程:用100 mL的圆底烧瓶。安装回流装置。向反应瓶中分别加入5 g高锰酸钾,0.1 g十六烷基三甲基溴化铵,1.7 mL甲苯及50 mL水,搅拌加热沸腾(剧烈搅拌,猛烈沸腾),保持反应物溶液平稳沸腾。
当大量棕色沉淀生成,高锰酸钾的紫色变浅或消失,甲苯层消失时,反应基本结束。过滤出二氧化锰沉淀,滤液用浓盐酸酸化,析出苯甲酸的沉淀,抽滤得粗产品。
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