苯甲酸

概述

苯甲酸又称安息香酸，分子式为C6H5COOH，羧基直接与苯环碳原子相连接的最简单的芳香酸,是苯环上的一个氢被羧基（-COOH）取代形成的化合物。为无色、无味片状晶体。熔点122.13℃，沸点249℃，相对密度1.2659（15／4℃）。在100℃时迅速升华，它的蒸气有很强的刺激性，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、四氯化碳和松节油等有机溶剂。以游离酸、酯或其衍生物的形式广泛存在于自然界中，例如，在安息香胶内以游离酸和苄酯的形式存在在一些植物的叶和茎皮中以游离的形式存在在香精油中以甲酯或苄酯的形式存在在马尿中以其衍生物马尿酸的形式存在。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸强。它们的化学性质相似，都能形成盐、酯、酰卤、酰胺、酸酐等，都不易被氧化。苯甲酸的苯环上可发生亲电取代反应，主要得到间位取代产。苯甲酸一般常作为药物或防腐剂使用，有抑制真菌、细菌、霉菌生长的作用，药用时通常涂在皮肤上，用以治疗癣类的皮肤疾病。用于合成纤维、树脂、涂料、橡胶、烟草工业。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。工业上苯甲酸是在钴、锰等催化剂存在下用空气氧化甲苯制得或由邻苯二甲酸酐水解脱羧制得。苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂，也可作染色和印色的媒染剂。

发现历程

苯甲酸于16世纪被发现。1556年，Nostradamus最早描述安息香胶的干馏作用后由Alexius Pedemontanus和布莱斯德破译分别于1560年和1596年发现。在1875年，Salkowski发现苯甲酸的抗真菌药力，于是苯甲酸用于长期保存云莓。

溶解度

在100g水中的溶解度为：4℃，0.18g18℃，0.27g20℃，0.29g25℃，0.34g30℃，0.42g40℃，0.6g50℃，0.95g60℃，1.2g75℃，2.2g80℃，2.75g90℃，4.6g95℃，6.8g。

制备

工业制法
目前工业上苯甲酸主要是通过甲苯的液相空气氧化制取的。过程是以环烷酸钴为催化剂，在反应温度为140－160℃和操作压力0.2－0.3MPa下反应生成苯甲酸。反应后蒸去甲苯，并减压蒸馏、重结晶，即得产品。该工艺利用廉价原料，收率高，因此是工业上主要使用的方法。
实验室制法主反应：
1.甲苯+高锰酸钾+水——苯甲酸钾+氢氧化钾+二氧化锰+水（前面的水是提供反应环境）
2.苯甲酸钾+浓盐酸——苯甲酸
药品与用量：
甲苯1.5g(1.7ml,0.016mol)、高锰酸钾5g(0.032mol)、十六烷基三甲基溴化铵0.1g
实验操作：
用100ml的圆底烧瓶。安装回流装置。向反应瓶中分别加入5g高锰酸钾，0.1g十六烷基三甲基溴化铵，1.7ml甲苯及50ml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。
粗产品用水重结晶。在沸水浴上干燥，称量，测其熔点。

作用

苯甲酸及其钠盐苯甲酸钠是很常用的食品防腐剂。在酸性条件下，对酵母和霉菌的抑制作用，pH值为3时抗菌力量强，而pH为6时对很多霉菌效果很差，故其抑菌最适pH值为2.5-4.0。在食品工业用塑料桶装浓缩果蔬汁，最大使用量不得超过2.0g/kg在果酱(不包括罐头)、果汁(味)型饮料、酱油、食醋中最大使用量1.0g/kg在软糖、葡萄酒、果酒中最大使用量0.8g/kg在低盐酱菜、酱类、蜜饯，最大使用量0.5g/kg在碳酸饮料中最大使用量0.2g/kg。因苯甲酸的溶解度小，使用时须经充分搅拌，或溶于少量热水或乙醇。在清凉饮料用的浓缩果汁中使用时，因苯甲酸易随水蒸气挥发，故常用其钠盐。苯甲酸是食品工业中常见的一种防腐保鲜剂，但乳制品中不允许添加。一般情况下，苯甲酸被认为是安全的。但对包括婴幼儿在内的一些特殊人群而言，长期摄入苯甲酸也可能带来哮喘、荨麻疹、代谢性酸中毒等不良反应。苯甲酸也用作果汁饮料的保香剂。可作为膏香用入薰香香精。还可用于巧克力、柠檬、橘子、子浆果、坚果、蜜饯型等食用香精中。烟用香精中亦常用之。此外苯甲酸也用作农药、染料、医药、媒染剂和增塑剂的生产原料，聚酰胺树脂和醇酸树脂的改性剂及钢铁设备的防锈剂等。

食品添加剂使用方法

1、苯甲酸分子态的抑菌活性较离子态高，故PH小于4时，抑菌活性高，其抑菌最小浓度为0.015%-0.1%。但在酸性溶液中其溶解度降低，故不单靠提高溶液的酸性来提高其抑菌活性。苯甲酸最适抑菌PH为2.5~4.0。
2、由于苯甲酸对水的溶解度低，故实际多是加适量的碳酸钠或碳酸氢钠，用90℃以上热水溶解，使其转化成苯甲酸钠钠后才添加到食品中。若必须使用苯甲酸，可先用适量乙醇溶解后再应用。
3、由于苯甲酸对水的溶解度比苯甲酸钠低，因此在酸性食品中使用苯甲酸钠时，要注意防止由于苯甲酸钠转变成苯甲酸而造成沉淀和降低其使用效果。
4、1g苯甲酸相当于1.18g苯甲酸钠1g苯甲酸钠相当于0.847g苯甲酸
5、苯甲酸在酱油、清凉饮料中可与对-羟基苯甲酸酯类一起使用而增效。
用量：
1、中国《食品添加剂使用卫生标准》（GB2760－1996）规定：碳酸饮料，最大使用量为0.2g/kg低盐酱菜、酱类、蜜饯，0.5g/kg葡萄酒、果酒、软糖，0.8g/kg酱油、食醋、果酱（不包括罐头）、果汁（味）型饮料，1.0g/kg食品工业用塑料桶装浓缩果蔬汁，2g/kg果汁（果味）冰，1.0g/kg(混用或单独使用)。苯甲酸和苯甲酸钠同时使用时，以苯甲酸计不得超过最大使用量。
2、实际使用参考：苯甲酸及苯甲酸钠常用于保藏高酸性水果、浆果、果汁、果酱、饮料糖浆及其它酸性食品，可与低温杀菌合用，起协同作用。不同国家对准予使用本品的食品和其使用浓度有所不同

药理作用

【药效学】本品为消毒防腐剂，具有抗细菌作用在酸性环境中，0.1％浓度即有抑菌作用。通常 pH值较低效果较好，如 pH 3.5时，0.125％的浓度在 1小时内可杀灭葡萄球菌。在碱性环境下作用减弱。外用能抗浅部真菌感染。将 0.05—0.1％浓度加入药品制剂或食品作防腐剂，可阻抑细菌和真菌生长。
【药动学】口服迅速从消化道吸收，与甘氨酸在肝内结合形成马尿酸，后者在 12小时内迅速从尿中排出，在最初 4小时内即达用量 97％。如口服剂量大，部分可以偶合的苯甲酰基葡糖醛酸从尿中排泄。
【适应症】用于浅部真菌感染，如体癣、手癣及足癣等也用作食物和药品制剂的防腐剂。
【用法用量】本品常以6～12％浓度与水杨酸配制成酊剂或软膏治疗皮肤浅部真菌感染。外涂皮损，每日 2次，作为药品制剂和食物的防腐剂，有效浓度为 0.05—1％。
【不良反应】口服可发生哮喘、荨麻疹和血管性水肿等变态反应。外涂可发生接触性皮炎。较大剂量口服可引起水杨酸盐类样反应。

危害

苯甲酸俗名为安息香酸，在体内参与代谢，不蓄积、毒性低。如果过量食用苯甲酸，人体的肝脏和肾脏将受到危害。碳酸类饮料的苯甲酸的最大安全使用量是5mg/kg体重，那么按60kg 体重的人来算的话，每天的极限量是300mg，苯甲酸用于碳酸类饮料的最大使用量是0.2g/kg，那么每天喝1.5kg 的饮料是安全的。
对微生物有强烈的毒性，但其钠盐的毒性则很低。每日口服0.5g以下，对人体并无毒害，甚至用量不超过4g对健康也无损害。在人体和动物组织中可与蛋白质成分的甘氨酸结合而解毒，形成马尿酸随尿排出。苯甲酸的微晶或粉尘对皮肤、眼、鼻、咽喉等有刺激作用。即使其钠盐，如果大量服用，也会对胃有损害。操作人员应穿戴防护用具。需贮存于干燥通风处，防潮、防热，远离火源。

食品添加剂最大允许使用量最大允许残留量标准

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