苯甲酸（benzoic acid）

苯甲酸（benzoic acid）
國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

苯甲酸，C₇H₆O₂(或 C₆H₅COOH)，是一種無色結晶固體，也是最簡單的芳香羧酸。名字是從安息香來的，曾經是長久以來苯甲酸的唯一來源。這個弱酸及其鹽類被用來做食物防腐劑。苯甲酸是許多化學合成物質的前驅物。

歷史
苯甲酸最早在16世紀發現。Nostradamus首先描述了安息香的乾餾，隨後Alexius Pedemontanus、Blaise de Vigenère也陸續做了紀錄。
Justus von Liebig and Friedrich Wöhler在1832年測定了苯甲酸的結構。他們也研究了馬尿酸與苯甲酸間的關係。
1875年，Salkowski發現了苯甲酸抗真菌的能力，並使得長久以來使用苯甲酸鹽當做防腐劑（包括水果）。

製造

工業製備
苯甲酸的商業製造是由甲苯被氧部份氧化而來。反應中，使用鈷或環烷酸錳當催化劑。過程中使用便宜的未加工材料，產率也高，而且被視為是綠色化學。

美國的生產量估計約為每年126,000公噸，其中多是國內需求，用來製備其他的化工產品。

實驗室合成

苯甲酸很便宜而且很容易得到，所以進行苯甲酸的實驗室合成主要是因為它的教學價值。這是很常見的大學製備實驗。
對於所有的合成，苯甲酸可以利用從水中再結晶達到純化目的，這是因為它在熱水裡有高溶解度，卻不易溶於冷水的緣故。
由於避開了使用有機溶劑做再結晶，使得這個實驗格外安全。其他可用的再結晶溶劑包括冰醋酸(無水或含水)、苯、石油醚和酒精與水的混合物。

藉由水解

向其他的腈或醯胺一樣，苯基腈和苯甲醯胺可以被水解成苯甲酸或它的共軛鹼(C6H5COO-)，分別在酸性或鹼性條件下。

由苯甲醛

使用鹼基誘導的苯甲醛自身分解反應，即Cannizzaro反應，產出同量的苯甲酸和苯甲醇；後者可用蒸餾法移除。

由溴苯

溴苯在乙醚裡與鎂一起攪拌，會產出苯基溴化鎂(C6H5MgBr)。這個格里那試劑慢慢加到乾冰裡，就會有苯甲酸根出來，加稀酸就可得到苯甲酸。

由苯甲醇

苯甲醇在水中與過錳酸鉀或其他氧化劑做回流，而此混合物趁熱過濾掉二氧化錳，冷卻後即可得到苯甲酸。

歷史上的製備法

最初的工業製備法用到三氯甲苯和氫氧化鈣在水中的反應，並使用鐵或鐵鹽當催化劑。產生的苯甲酸鈣用鹽酸轉換成苯甲酸，但其產物包含大量的氯苯甲酸衍生物。因此，供人們使用的苯甲酸是用乾餾安息香膠的方式取得；食品級的安息香酸現在則是合成出來的。

烷基取代苯衍生物與化學當量的氧化劑反應會產生苯甲酸，如：過錳酸鉀、三氧化鉻、硝酸。

食物保存

苯甲酸和它的鹽類被用於食物保存，以E編碼中的E210、E211、E212及E213為代表。苯甲酸會抑制黴菌、酵母菌及某些細菌的生長。它可以直接加到食物裡或從它的鈉鹽鉀鹽鈣鹽反應中製造。這個機制從苯甲酸被吸進細胞裡開始。若細胞內的pH值變成5或更低，葡萄糖藉磷酸果糖激酶的缺氧發酵就會減少95%。因此，苯甲酸及苯甲酸鹽的效力就決定於食物的pH值。酸性食物像果汁（檸檬酸）、氣泡飲料（碳酸）、軟性飲料（磷酸）、醃漬物（醋）或其他酸性的食物就會用苯甲酸或苯甲酸鹽來保存。

傳統上，苯甲酸用於保存上的濃度介於0.05–0.1%之間。苯甲酸所可以使用的食物及用量在國際食物法裡有記載。

有些人擔憂，苯甲酸和其鹽類可能會和抗壞血酸（維生素C）在軟性飲料中作用，形成少量的苯。

原料

苯甲酸可以用來製造很多種化學物質，重要的例子有：

苯甲醯氯，C₆H₅C(O)Cl，苯甲酸經由亞硫醯氯(Thionyl chloride)、光氣(phosgene)或一種磷的氯化物處理而得到的。苯甲醯氯是製造苯甲酸衍生物之重要前驅物，如：苯甲酸苯甲酯(benzyl benzoate)，常用在人工調味料及防蟲液。

過氧化苯，[C₆H₅C(O)O”>₂，經由過氧化氫處理而得。這個過氧化物是聚合反應中的自由基起始劑，也是化妝品中的一個成份。

苯甲酸酯可塑劑，如：～乙二酯、～二甘酯、～三甘酯，是經由苯甲酯與對應的二元醇之轉酯化反應得到。或者，用苯甲醯氯處理二元醇，這些物質也會出現。這些可塑劑與對苯二甲酸酯的衍生物有相似的用途。

苯酚，C₆H₅OH，藉由在300-400°C，氧化性的脫二氧化碳作用而得。加入可接觸反應量的亞銅鹽，可以使需要溫度低至200°C。苯酚可轉換成環己醇，是耐綸組織的前驅物。

醫藥上

苯甲酸是Whitfield Ointment的主成份，用來治療黴菌感染的皮膚病，如：癬、金錢癬、香港腳。