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苯甲酸的合成和纯化 汪桂星 （南京大学化学化工学院00级应用化学系 001132020） 摘要：本文从苯甲酸的一般概述，用途及对人体的危害谈到了四种常用的工业生产方法，并详细分析和比较了这四种工艺。重点讨论了利用相转移（PTC）法制备苯甲酸及其条件的选择，和常用的纯化工艺。 关键词：苯甲酸 合成工艺 纯化工艺 相转移催化法 1、 概述 苯甲酸（benzoic acid），俗称安息香酸，分子式为C6H5COOH，结构式为： 分子量为122.124（1。2） 苯甲酸是法国人在1618年首先发现的。它以游离态或以苯甲酸盐、酯的形式广泛的存在于自然界中。安息香树脂（见天然树脂）含苯甲酸约20％，其它一些物质如野生黑色樱桃树的树皮中也含有少量游离的苯甲酸，食草动物的尿中含有少量苯甲酸的衍生物―――苯甲酰氨基乙酸，又名马尿酸，C6H5CONHCH2COOH。 工业规模生产苯甲酸始于19世纪中期。19世纪50年代到70年代从苯甲酰氨基乙酸中提取了生产药品所需的少量苯甲酸。19世纪70年代，从邻苯二甲酸与氢氧化钙加热生产的邻苯二甲酸钙中回收苯甲酸。19世纪90年代，用苯次甲基三氯（即三氯苄）水解法生产苯甲酸。第一次世界大战后出现了一些新的生产方法，其中邻苯二甲酸酐，邻苯二甲酸气相或液相脱羧生产苯甲酸是主要的生产方法。第二次世界大战后，甲苯液相空气氧化法迅速发展起来，逐渐成为生产苯甲酸的主要方法。 苯甲酸是甲苯的重要衍生物之一，也是重要的化工原料之一。美国苯甲酸的消费市场是：苯酚生产原料用量50％，苯甲酸酯系增塑剂用25％，苯甲酸钠、钾盐用13％，苯甲酰氯用5％，醇酸树脂用3％，其他用途4％。美国苯甲酸的非苯酚生产用原料中，在过去的10年中年平均增长率是4％，预计将继续增长（3）。二苯甲酸二缩丙二醇酯增塑剂在乙烯基涂料及其它应用中均会有更快的增长。美国苯甲酸价格稳定，近几年维持在1.17～1.23美元/公斤；医用级为1.83～1.85美元/公斤。 2、 用途（2。4。5） （1） 生产苯酚：苯甲酸经液相氧化可以生产苯酚。 (2) 生产对苯二甲酸：对苯二甲酸是合成纤维涤纶的原料之一。 生产己内酰胺：己内酰胺是生产尼龙的原料。 （4） 增塑剂：这些酯沸点高。化学稳定性好。主要用作聚氯乙烯树脂。 （5）防腐剂：苯甲酸和苯甲酸钠有杀菌和抑制细菌生长的作用，并且低毒无味， 因而它们被广泛的用作防腐剂。 （6） 缓蚀剂：苯甲酸钠有缓蚀作用，如把苯甲酸钠加入汽车冷却系统中，可以防止生锈和腐蚀。 （7） 涂料：苯甲酸可用于改进各种醇酸树脂涂料的光泽、粘性、强度和耐化学腐蚀性。 （8） 涂料载体：在疏水的聚酯纤维染色时，他们可以作为燃料载体。 （9） 药物：用于制造各种药物，可以治疗关节炎。 3、 于人体健康（6） 为了增强方便食品、半成品这类食品的感观性质，延长保存时间，满足食品艺过程的要求，常在食品中加入少量合成或天然的化学物质，即食品添加剂。 作为最低级芳香族一元酸的苯甲酸，对多种微生物细胞的呼吸酶系的活性有抑制作用，对于阻碍乙酰辅酶A的结合反应具有较强的作用，并对微生物的细胞膜有阻碍作用，因此，它既能抑制广泛围生物的繁殖，又具有良好的杀菌作用，是目前食品中较为理想的防腐剂。 苯甲酸被公认为毒性较小的食品添加剂，这是因为它进入人体后能与人体内氨基乙酸（Glycine）化合成马尿酸。苯甲酸还能与人体内的葡萄醛酸结合成葡萄糖甘酸，以上2种反应的生成物随尿排出。 苯甲酸对人体的毒性表现在2个方面：第一，上述2种解毒反应都是在肝脏内进行的，对于肝脏功能衰弱的人即使摄取少量苯甲酸也会使病情加重；第二，2种解毒反应进行彻底需要时间较长，约为9～15小时，因此，即使是健康的人，若摄取过量的苯甲酸，会造成其在人体内的积累，并加重肝脏负担，从而危害人体健康。 4、 合成工艺（7） 苯甲酸的工业生产方法主要有4种，即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，还有苄卤氧化法。 1．甲苯液相空气氧化法（8） 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、硬脂酸或苯甲酸的钴盐或锰盐以及溴化物。 甲苯液相空气氧化生产苯甲酸是以钴盐和锰盐作催化剂，其过程是以自由基机理进行的: 引发: 增长: 生成产品: 反应温度是165℃，压力为0.6～0.8MPa，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。副产物均可以回收利用，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，但是空气液相氧化法，不仅三废少，而且反应条件温和，仍是主要生产方法。 2．甲苯氧化水解法 甲苯于1