苯甲酸的合成研究及红外光谱鉴定

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1、苯甲酸的合成研究及红外光谱鉴定引言苯甲酸是一种重要的食品防腐剂,主要用于生产苯甲酸钠食品防腐剂,染料中间体、农药、增塑剂、媒染剂、医药、香料,还可用作醇酸树脂和聚酰胺树脂的改性剂等。摘要苯甲醛因有广泛的用途，年需求量较大、市场前景好和经济效益高的特点。近年来涌现出许多新颖性的方法制备苯甲酸。本文根据反应原料的不同进行了归纳总结。关键词苯甲醛合成结构鉴定一、苯甲酸的概述（一）、苯甲酸的基本性质表1-1列出了苯甲酸的一些物理性质。苯甲酸在常温常压下很稳定，其化学性质主要取决于苯环及羧基，主要包括如下性质：1.在羧基

2、上的反应苯甲酸略显酸性，与碱反应生成盐；与醇（如甲醇、丁醇、苄醇等）反应，生成相应的酯；羟基被氯取代生成苯甲酰氯，用于这个反应的含氯试剂有五氯化磷、三氯化磷和亚硫酰氯；与脱水剂一起加热时，两分子苯甲酸脱去一分子水生成苯甲酸酐，常用已酸酐作脱水剂，磷酸作催化剂；羟基被氨基取代生成苯甲酰胺，一般由苯甲酰氯与氨反应生成苯甲酰胺。2.在苯环上的取代反应苯甲酸中苯环上的氢原子和苯的氢原子一样，可被各种原子或原子团取代，但苯甲酸苯环上的羧基是吸电子基，是使苯环钝化的间位定位基，因此苯甲酸的磺化、硝化和氯化等取代反应比苯的反

3、应要困难一些，使用催化剂和提高反应温度，可以克服这种钝化趋势。3.在苯环上的加氢反应在金属铂作催化剂的情况下，苯甲酸氢化生成六氢苯甲酸，它是生产己内酰胺的中间体。添加水可使还原速度增快，反应温度和压力应比羧基还原时低。4.氧化反应苯甲酸耐氧化，但提高温度能发生脱羧反应生成苯和二氧化碳。用苯甲酸的铜盐作催化剂，用氧气氧化苯甲酸，可生成苯酚和二氧化碳。使用或制备苯甲酸时的注意事项：当遇热或明火时低火险；悬浮于空气中的苯甲酸微小颗粒在温度超过闪点以后，有可能爆炸；熔融苯甲酸的蒸汽易与空气形成爆炸混合物；食入可导致中毒

4、，影响呼吸和中枢神经系统；对皮肤、眼、鼻、咽、喉等呼吸系统具有强烈的刺激性；遇强氧化剂将引起剧烈的放热反应；其热分解产物中可能包含毒性碳氧化物。表1-1苯甲酸的物理性质名称物性（二）、苯甲酸的制法1.甲苯液相空气氧化法甲苯液相空气氧化生产苯甲酸的化学反应式为：常用的催化剂通常是醋酸、环烷酸或苯甲酸的钴盐或锰盐以及溴化物。2.邻苯二甲酸酐脱羧法主反应副反应该方法可分为液相法和气相法。液相法示意流程如图1-6所示。脱羧催化剂采用一种由等量的邻苯二甲酸铬盐和邻苯二甲酸二钠盐组成的混合物，其量为邻苯二甲酸酐的2~6%（

5、重量），采用此法每生产1t苯甲酸消耗邻苯二甲酸酐1430kg，催化剂13kg；气相法所采用的催化剂是均匀涂在粒状浮石上的等量碳酸铜和氢氧化钙，副产物有邻苯二甲酸、少量联苯、二苯甲酮和蒽醌，在水蒸气或苯甲酸的有机溶剂蒸汽存在下，用升华的方法可以提纯苯甲酸。3.甲苯高锰酸钾氧化法实验室中制备苯甲酸多采用甲苯高锰酸钾氧化法。采用此法进行制备苯甲酸，高锰酸钾作为氧化剂，在碱性条件下进行反应，产率在68%~74%之间，产生的二氧化锰沉淀过多，反应时间较长。由于高锰酸钾是水溶性的，通常情况下很难与油溶性的甲苯发生反应。加入

6、相转移催化剂（PTC），则可加速或使互不相溶的两相中的物质发生反应。在酸性介质中用相转移催化法来强化该反应，达到了缩短反应时间、提高产率和减少二氧化锰沉淀的目的。以季铵盐Q-1作催化剂，在酸性介质中用相转移催化法来强化苯甲酸的制备反应，反应时间缩短2~3h，产率提高8%以上，二氧化锰沉淀减少15%；以苯作溶剂，产率提高15%以上，二氧化锰沉淀减少25%。杨景兰等[1~5]采用相转移催化法研究了该工艺的相应影响因素,在文中优化条件下分别用苄基三乙基氯化铵和十六烷基三丁基溴化磷作催化剂,产率分别是50.5%、70.

7、1%,但催化剂昂贵,反应时间长达7h。郑公铭等[6]研究了一种以氧化铁为催化剂、n(甲苯):n(高锰酸钾)=1:1、分段加热的新工艺4h(75℃加热1.5h、85℃加热1.5h、95℃加热1h)，产率可达74.32%,反应时间4h。在其制备过程中，高锰酸钾配成饱和溶液直接加入反应器，不必分次加入粉末，这不仅有利于反应，减少环境污染，还大大方便了操作。此外，采用苯甲酸苄酯的苯溶液与氢氧化钠水溶液在少量TBAB作相转移催化剂的情况下反应也可得到苯甲酸，反应6h苯甲酸收率超过70%[7]。4.过氧化氢氧化法近年来,过

8、氧化氢的氧化性在有机合成上的应用越来越广泛。过氧化氢作为氧化剂的主要特点是反应条件温和、对环境友好,因此,用过氧化氢氧化甲苯制备苯甲酸具有十分诱人的前景[8，9]。用过氧化氢氧化甲苯制备苯甲酸要经过3步反应:苯甲酸作为一中常用的食物防腐剂，合成的方法多之众多，本设计对它的合成就不在多作介绍了。三、所用仪器简介对苯甲酸鉴定的仪器有很多，本设计用到的仪器是傅里叶变换红外光谱仪，它具有许多优