Бензальдегид

Бензальдегид — это органическое соединение, простейший ароматический альдегид, относящийся к классу карбонильных соединений. Представляет собой бесцветную или слегка желтоватую жидкость с характерным запахом горького миндаля. Химическая формула — C₆H₅CHO. Бензальдегид является основным компонентом эфирного масла горького миндаля и содержится в косточках многих плодов (абрикосов, персиков, вишен). Широко используется в пищевой промышленности (как ароматизатор), в парфюмерии и в органическом синтезе.

История

Бензальдегид был впервые выделен в 1803 году французским химиком Антуаном Баларом. Первоначально его получали из эфирного масла горького миндаля. В 1832 году немецкие химики Фридрих Вёлер и Юстус фон Либих впервые синтезировали бензальдегид из бензойного альдегида, что стало важным шагом в развитии органической химии. В 1863 году был разработан промышленный метод получения бензальдегида из бензилхлорида, что позволило наладить его массовое производство. В России и СССР бензальдегид производился с 1930-х годов на предприятиях химической промышленности, в частности, на заводах по переработке каменноугольной смолы.

Получение

Промышленные методы

Основным промышленным методом получения бензальдегида является каталитическое окисление толуола. Процесс проводят при температуре 300–400 °C в присутствии катализаторов (оксиды ванадия, молибдена или хрома). Выход бензальдегида составляет 60–70%, побочными продуктами являются бензойная кислота и бензиловый спирт.

Другой распространённый метод — гидролиз бензилхлорида в присутствии щелочей. Реакция протекает при нагревании с образованием бензальдегида и хлорида натрия. Этот метод позволяет получать продукт высокой чистоты, но требует утилизации больших количеств сточных вод.

Лабораторные методы

В лабораторных условиях бензальдегид получают окислением бензилового спирта хромовой смесью или дихроматом калия в кислой среде. Также используется реакция окисления толуола перманганатом калия, однако выход продукта в этом случае невысок из-за образования значительного количества бензойной кислоты.

Физические и химические свойства

Физические свойства

Бензальдегид представляет собой бесцветную или слегка желтоватую маслянистую жидкость с характерным запахом горького миндаля. Основные физические константы:

• Молекулярная масса: 106,12 г/моль
• Температура плавления: −26 °C
• Температура кипения: 179 °C (при атмосферном давлении)
• Плотность: 1,046 г/см³ (при 20 °C)
• Показатель преломления: 1,546
• Растворимость в воде: 3,3 г/л (при 20 °C), хорошо растворим в органических растворителях (этанол, диэтиловый эфир, ацетон)

Химические свойства

Бензальдегид проявляет типичные свойства ароматических альдегидов. Он легко окисляется на воздухе до бензойной кислоты, поэтому его хранят в герметичной таре с добавлением стабилизаторов (например, гидрохинона). Вступает в реакции нуклеофильного присоединения (например, с циановодородом образует циангидрин), реакции конденсации (альдольная конденсация, реакция Канниццаро). При восстановлении бензальдегида (например, водородом в присутствии никелевого катализатора) образуется бензиловый спирт. Взаимодействует с гидросульфитом натрия с образованием кристаллического аддукта, что используется для очистки бензальдегида.

Применение

Пищевая промышленность

Бензальдегид используется в качестве ароматизатора (пищевая добавка E210) в кондитерских изделиях, напитках, мороженом, жевательной резинке. Придаёт продуктам запах горького миндаля или вишни. В России и странах Евразийского экономического союза применение бензальдегида в пищевых продуктах регламентируется Техническим регламентом Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств» (ТР ТС 029/2012).

Парфюмерия и косметика

В парфюмерной промышленности бензальдегид используется как компонент отдушек для мыла, шампуней, лосьонов, духов. Придаёт композициям сладковатый миндальный оттенок. Входит в состав многих искусственных эфирных масел.

Органический синтез

Бензальдегид является важным полупродуктом в производстве многих органических соединений. Из него получают:

• Бензиловый спирт (восстановлением)
• Бензойную кислоту (окислением)
• Коричную кислоту (конденсацией с уксусным ангидридом)
• Красители (например, малахитовый зелёный)
• Лекарственные препараты (например, амфетамин, эфедрин)

Производство пластмасс

Бензальдегид используется в производстве некоторых видов полимеров, в частности, фенолформальдегидных смол, где он выступает в качестве модификатора, улучшающего текучесть и термостойкость материала.

Биологическая роль и токсикология

Бензальдегид в небольших количествах содержится во многих растениях, где выполняет функцию аттрактанта для насекомых-опылителей. В организме человека он метаболизируется до бензойной кислоты, которая затем выводится почками в виде гиппуровой кислоты.

При вдыхании паров бензальдегида в высоких концентрациях (более 100 мг/м³) у человека возникают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, головная боль, тошнота. При попадании на кожу вызывает лёгкое раздражение. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны в России составляет 5 мг/м³. Бензальдегид относится к 3-му классу опасности (умеренно опасные вещества) по ГОСТ 12.1.007-76.

Безопасность

Бензальдегид является горючей жидкостью. Температура вспышки — 62 °C, температура самовоспламенения — 190 °C. В смеси с воздухом образует взрывоопасные смеси при концентрации паров от 1,4% до 8,5% по объёму. При работе с бензальдегидом необходимо использовать средства индивидуальной защиты: резиновые перчатки, защитные очки, респиратор. Хранение осуществляется в герметичной таре из нержавеющей стали или стекла, в прохладном, хорошо вентилируемом помещении, вдали от источников огня и окислителей.

Интересные факты

• Запах бензальдегида используется в криминалистике для имитации запаха горького миндаля при обучении собак-детекторов.
• В природе бензальдегид содержится не только в косточках плодов, но и в листьях лавровишни, в коре некоторых видов акаций.
• В 2015 году группа учёных из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработала новый метод получения бензальдегида из возобновляемого сырья — лигнина, что может снизить зависимость от нефтехимического сырья.

Источники

• Химическая энциклопедия: в 5 т. / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А-Дарзана. — С. 278–279.
• Вейганд-Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. — М.: Химия, 1968. — С. 420–425.
• ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
• ТР ТС 029/2012. Технический регламент Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».
• Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского. — 2-е изд. — М.-Л.: Химия, 1964. — Т. 2. — С. 1024–1025.