Acide benzoique - Benzoic acid
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Noms | |||
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Nom IUPAC préféré
Acide benzoique |
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Nom IUPAC systématique
Acide benzènecarboxylique |
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Autres noms | |||
Identifiants | |||
Modèle 3D ( JSmol )
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3DMet | |||
636131 | |||
ChEBI | |||
ChEMBL | |||
ChemSpider | |||
Banque de médicaments | |||
Carte d'information de l'ECHA | 1000.562 | ||
Numéro CE | |||
numéro E | E210 (conservateurs) | ||
2946 | |||
KEGG | |||
Engrener | benzoïque+acide | ||
CID PubChem
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Numéro RTECS | |||
UNII | |||
Tableau de bord CompTox ( EPA )
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Propriétés | |||
C 7 H 6 O 2 | |||
Masse molaire | 122.123 g/mol | ||
Apparence | Solide cristallin incolore | ||
Odeur | Odeur légère et agréable | ||
Densité | 1,2659 g / cm 3 (15 ° C) 1,0749 g / cm 3 (130 ° C) |
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Point de fusion | 122 °C (252 °F; 395 K) | ||
Point d'ébullition | 250 °C (482 °F; 523 K) | ||
1,7 g/L (0 °C) 2,7 g/L (18 °C) 3,44 g/L (25 °C) 5,51 g/L (40 °C) 21,45 g/L (75 °C) 56,31 g/L ( 100 °C) |
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Solubilité | Soluble dans acétone , benzène , CCl 4 , CHCl 3 , alcool , éther éthylique , hexane , phényles , ammoniac liquide , acétates | ||
Solubilité dans le méthanol | 30 g/100 g (−18 °C) 32,1 g/100 g (−13 °C) 71,5 g/100 g (23 °C) |
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Solubilité dans l' éthanol | 25,4 g/100 g (−18 °C) 47,1 g/100 g (15 °C) 52,4 g/100 g (19,2 °C) 55,9 g/100 g (23 °C) |
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Solubilité dans l' acétone | 54,2 g/100 g (20 °C) | ||
Solubilité dans l'huile d'olive | 4,22 g/100 g (25 °C) | ||
Solubilité dans le 1,4-dioxane | 55,3 g/100 g (25 °C) | ||
log P | 1,87 | ||
La pression de vapeur | 0,16 Pa (25 °C) 0,19 kPa (100 °C) 22,6 kPa (200 °C) |
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Acidité (p K a ) | |||
−70,28·10 −6 cm 3 /mol | |||
Indice de réfraction ( n D )
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1,5397 (20 °C) 1,504 (132 °C) |
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Viscosité | 1,26 mPa (130 °C) | ||
Structure | |||
Monoclinique | |||
Planaire | |||
1,72 D en dioxane | |||
Thermochimie | |||
Capacité calorifique ( C )
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146,7 J/mol·K | ||
Entropie molaire standard ( S |
167,6 J/mol·K | ||
Std enthalpie de
formation (Δ f H ⦵ 298 ) |
−385.2 kJ/mol | ||
Std enthalpie de
combustion (Δ c H ⦵ 298 ) |
−3228 kJ/mol | ||
Dangers | |||
Principaux dangers | Irritant | ||
Fiche de données de sécurité | JT Boulanger | ||
Pictogrammes SGH | |||
Mention d'avertissement SGH | Danger | ||
H318 , H335 | |||
P261 , P280 , P305+351+338 | |||
NFPA 704 (diamant de feu) | |||
point de rupture | 121,5 °C (250,7 °F; 394,6 K) | ||
571 °C (1 060 °F ; 844 K) | |||
Dose ou concentration létale (LD, LC) : | |||
DL 50 ( dose médiane )
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1700 mg/kg (rat, orale) | ||
Composés apparentés | |||
Acides carboxyliques apparentés
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Acides hydroxybenzoïques acides aminobenzoïque , les acides nitrobenzoïque , l' acide phénylacétique |
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Composés apparentés
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Benzaldéhyde , alcool benzylique , le chlorure de benzoyle , benzylamine , benzamide |
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Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
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vérifier ( qu'est-ce que c'est ?) | |||
Références de l'infobox | |||
L' acide benzoïque / b ɛ n z oʊ . ɪ k / est un solide blanc (ou incolore) de formule C 6 H 5 CO 2 H. C'est l' acide carboxylique aromatique le plus simple . Le nom est dérivé de la gomme benjoin , qui fut pendant longtemps sa seule source. L'acide benzoïque est présent naturellement dans de nombreuses plantes et sert d'intermédiaire dans la biosynthèse de nombreux métabolites secondaires . Les sels d'acide benzoïque sont utilisés comme conservateurs alimentaires. L'acide benzoïque est un précurseur important pour la synthèse industrielle de nombreuses autres substances organiques. Les sels et les esters de l' acide benzoïque sont connus comme les benzoates / b ɛ n z oʊ . eɪ t / .
Histoire
L'acide benzoïque a été découvert au XVIe siècle. La distillation sèche de la gomme benjoin a d'abord été décrite par Nostradamus (1556), puis par Alexius Pedemontanus (1560) et Blaise de Vigenère (1596).
Justus von Liebig et Friedrich Wöhler ont déterminé la composition de l'acide benzoïque. Ces derniers ont également étudié la relation entre l'acide hippurique et l'acide benzoïque.
En 1875, Salkowski a découvert les capacités antifongiques de l'acide benzoïque, qui a longtemps été utilisé dans la conservation des fruits de la chicouté contenant du benzoate .
Production
Préparations industrielles
L'acide benzoïque est produit commercialement par oxydation partielle du toluène avec de l' oxygène . Le procédé est catalysé par des naphténates de cobalt ou de manganèse . Le processus utilise des matériaux abondants et se déroule avec un rendement élevé.
Le premier procédé industriel impliquait la réaction du benzotrichlorure (trichlorométhyl benzène) avec de l'hydroxyde de calcium dans l'eau, en utilisant du fer ou des sels de fer comme catalyseur . Le benzoate de calcium résultant est converti en acide benzoïque avec de l'acide chlorhydrique . Le produit contient des quantités importantes de dérivés d'acide benzoïque chloré. Pour cette raison, l'acide benzoïque destiné à la consommation humaine a été obtenu par distillation sèche de la gomme de benjoin. L'acide benzoïque de qualité alimentaire est maintenant produit synthétiquement.
Synthèse en laboratoire
L'acide benzoïque est bon marché et facilement disponible, de sorte que la synthèse en laboratoire de l'acide benzoïque est principalement pratiquée pour sa valeur pédagogique. C'est une préparation courante de premier cycle.
L'acide benzoïque peut être purifié par recristallisation dans l'eau en raison de sa grande solubilité dans l'eau chaude et de sa faible solubilité dans l'eau froide. Le fait d'éviter les solvants organiques pour la recristallisation rend cette expérience particulièrement sûre. Ce procédé donne généralement un rendement d'environ 65%
Par hydrolyse
Comme d'autres nitriles et amides , le benzonitrile et le benzamide peuvent être hydrolysés en acide benzoïque ou sa base conjuguée dans des conditions acides ou basiques.
Du réactif de Grignard
Le bromobenzène peut être converti en acide benzoïque par "carboxylation" du bromure de phénylmagnésium intermédiaire . Cette synthèse offre aux étudiants un exercice pratique pour effectuer une réaction de Grignard , une classe importante de réaction de formation de liaison carbone-carbone en chimie organique.
Oxydation des composés benzyliques
L'alcool benzylique et le chlorure de benzyle et pratiquement tous les dérivés benzyliques sont facilement oxydés en acide benzoïque.
Les usages
L'acide benzoïque est principalement consommé dans la production de phénol par décarboxylation oxydative à 300−400 °C :
- C 6 H 5 CO 2 H + 1/2O 2 → C 6 H 5 OH + CO 2
La température requise peut être abaissée à 200 °C par l'ajout de quantités catalytiques de sels de cuivre (II). Le phénol peut être converti en cyclohexanol , qui est un matériau de départ pour la synthèse du nylon .
Précurseur des plastifiants
Les plastifiants de type benzoate , tels que les esters de glycol, de diéthylèneglycol et de triéthylèneglycol, sont obtenus par transestérification du benzoate de méthyle avec le diol correspondant . Ces plastifiants, qui sont utilisés de manière similaire à ceux dérivés de l' ester d' acide téréphtalique , représentent des alternatives aux phtalates .
L' acide benzoïque et ses sels sont utilisés comme conservateurs alimentaires , représentés par les numéros E E210 , E211 , E212 et E213 . L'acide benzoïque inhibe la croissance des moisissures , des levures et de certaines bactéries . Il est soit ajouté directement, soit créé à partir de réactions avec son sel de sodium , de potassium ou de calcium . Le mécanisme commence par l'absorption de l'acide benzoïque dans la cellule. Si le pH intracellulaire passe à 5 ou moins, la fermentation anaérobie du glucose par la phosphofructokinase est diminuée de 95 %. L'efficacité de l'acide benzoïque et du benzoate dépend donc du pH de l'aliment. Les aliments et boissons acides comme les jus de fruits ( acide citrique ), les boissons pétillantes ( dioxyde de carbone ), les boissons gazeuses ( acide phosphorique ), les cornichons ( vinaigre ) ou d'autres aliments acidifiés sont conservés avec de l'acide benzoïque et des benzoates.
Les niveaux typiques d'utilisation de l'acide benzoïque comme conservateur dans les aliments se situent entre 0,05 et 0,1 %. Les aliments dans lesquels l'acide benzoïque peut être utilisé et les niveaux maximaux pour son application sont contrôlés par les lois alimentaires locales.
Des inquiétudes ont été exprimées quant au fait que l'acide benzoïque et ses sels peuvent réagir avec l'acide ascorbique (vitamine C) dans certaines boissons gazeuses, formant de petites quantités de benzène cancérigène .
Médicinal
L'acide benzoïque est un constituant de la pommade de Whitfield qui est utilisé pour le traitement des maladies fongiques de la peau telles que la teigne , la teigne et le pied d'athlète . En tant que composant principal de la gomme de benjoin , l'acide benzoïque est également un ingrédient majeur à la fois dans la teinture de benjoin et dans le baume du frère. Ces produits sont utilisés depuis longtemps comme antiseptiques topiques et décongestionnants par inhalation .
L'acide benzoïque était utilisé comme expectorant , analgésique et antiseptique au début du 20e siècle.
Utilisations de niche et de laboratoire
Dans les laboratoires d'enseignement, l'acide benzoïque est une norme courante pour l'étalonnage d'un calorimètre à bombe .
Biologie et effets sur la santé
L'acide benzoïque est présent naturellement, tout comme ses esters, dans de nombreuses espèces végétales et animales. Des quantités appréciables se trouvent dans la plupart des baies (environ 0,05 %). Les fruits mûrs de plusieurs espèces de Vaccinium (p. ex. canneberge , V. vitis macrocarpon ; myrtille , V. myrtillus ) contiennent jusqu'à 0,03-0,13 % d'acide benzoïque libre. L'acide benzoïque se forme également dans les pommes après une infection par le champignon Nectria galligena . Chez les animaux, l'acide benzoïque a été identifié principalement dans les espèces omnivores ou phytophages, par exemple, dans les viscères et les muscles du lagopède alpin ( Lagopus muta ) ainsi que dans les sécrétions glandulaires des bœufs musqués mâles ( Ovibos moschatus ) ou des éléphants mâles d' Asie ( Elephas maximus ) . La gomme benjoin contient jusqu'à 20% d'acide benzoïque et 40% d'esters d'acide benzoïque.
En termes de biosynthèse, le benzoate est produit dans les plantes à partir de l'acide cinnamique. Une voie a été identifiée à partir du phénol via le 4-hydroxybenzoate .
Réactions
Les réactions de l'acide benzoïque peuvent se produire soit au niveau du cycle aromatique, soit au niveau du groupe carboxyle .
Bague aromatique
La réaction de substitution aromatique électrophile aura lieu principalement en position 3 en raison du groupe carboxylique électroattracteur ; c'est-à-dire que l'acide benzoïque est méta- directeur .
Groupe carboxyle
Les réactions typiques des acides carboxyliques s'appliquent également à l'acide benzoïque.
- Les esters de benzoate sont le produit de la réaction catalysée par un acide avec des alcools .
- Les amides d' acide benzoïque sont généralement préparés à partir de chlorure de benzoyle .
- La déshydratation en anhydride benzoïque est induite avec de l'anhydride acétique ou du pentoxyde de phosphore .
- Les dérivés d'acides très réactifs tels que les halogénures d'acides sont facilement obtenus par mélange avec des agents d' halogénation tels que les chlorures de phosphore ou le chlorure de thionyle .
- Les orthoesters peuvent être obtenus par réaction d'alcools dans des conditions acides sans eau avec du benzonitrile .
- La réduction en benzaldéhyde et alcool benzylique est possible en utilisant du DIBAL-H , du LiAlH 4 ou du borohydrure de sodium .
- La décarboxylation en benzène peut être effectuée par chauffage dans la quinoléine en présence de sels de cuivre. La décarboxylation de Hunsdiecker peut être obtenue en chauffant le sel d'argent.
Sécurité et métabolisme des mammifères
Il est excrété sous forme d'acide hippurique . L'acide benzoïque est métabolisé par la butyrate-CoA ligase en un produit intermédiaire, le benzoyl-CoA , qui est ensuite métabolisé par la glycine N- acyltransférase en acide hippurique. Les humains métabolisent le toluène et l'acide benzoïque qui sont excrétés sous forme d'acide hippurique .
Pour les humains, le Programme international de l'Organisation mondiale de la santé sur la sécurité chimique (PISSC) suggère qu'un apport tolérable provisoire serait de 5 mg/kg de poids corporel par jour. Les chats ont une tolérance significativement plus faible contre l'acide benzoïque et ses sels que les rats et les souris . La dose létale pour les chats peut être aussi faible que 300 mg/kg de poids corporel. La DL 50 orale pour les rats est de 3040 mg/kg, pour les souris elle est de 1940 à 2263 mg/kg.
À Taipei , à Taïwan, une enquête sur la santé de la ville en 2010 a révélé que 30 % des produits alimentaires séchés et marinés contenaient de l'acide benzoïque.