Как из бензойной кислоты получить метилбензоат и бензоат натрия

Для получения метилбензоата из бензойной кислоты необходимо сначала превратить бензойную кислоту в бензоилхлорид, реагируя ее с тионилхлоридом (SOCl2). Затем бензоилхлорид реагирует с метанолом (CH3OH) в присутствии щелочи (например, NaOH) для получения метилбензоата.

Чтобы получить бензоат натрия из бензойной кислоты, необходимо сначала превратить бензойную кислоту в бензоин, реагируя ее с натрием (Na) в абсолютном спирте (C2H5OH). Затем бензоин окисляется калиевым перманганатом (KMnO4) в водной среде до образования бензойного альдегида, который затем превращается в бензоат натрия путем его реакции с натрием (Na) в водной среде.

Для получения метилбензоата и бензоата натрия из бензойной кислоты, необходимо провести две разные химические реакции: этерификацию и нейтрализацию соответственно. Давайте рассмотрим каждую из этих реакций более подробно.

1. Получение метилбензоата

Метилбензоат является сложным эфиром, и для его синтеза из бензойной кислоты используется реакция этерификации. В данном случае бензойная кислота реагирует с метанолом в присутствии кислого катализатора, обычно серной кислоты (H₂SO₄).

Химическая реакция: [ \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{CH}_3\text{OH} \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{C}_6\text{H}_5\text{COOCH}_3 + \text{H}_2\text{O} ]

Процесс:

1. Смешивание реагентов: В колбу помещают бензойную кислоту и метанол в молярном соотношении примерно 1:1. Обычно используют избыток метанола для смещения равновесия реакции в сторону образования продукта.
2. Добавление катализатора: Добавляют несколько капель концентрированной серной кислоты. Она действует как катализатор, увеличивая скорость реакции.
3. Нагревание: Смесь нагревают под обратным холодильником (рефлюкс) для предотвращения испарения метанола. Температура обычно поддерживается на уровне около 60-70°C.
4. Изоляция продукта: После завершения реакции смесь охлаждают, нейтрализуют избыточную кислоту добавлением бикарбоната натрия (NaHCO₃), и экстрагируют метилбензоат органическим растворителем, например, диэтиловым эфиром. Затем органический слой сушат и упаривают для получения чистого метилбензоата.

2. Получение бензоата натрия

Бензоат натрия является солью бензойной кислоты. Его можно получить путем простой нейтрализации бензойной кислоты раствором гидроксида натрия (NaOH).

Химическая реакция: [ \text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_5\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} ]

Процесс:

1. Растворение бензойной кислоты: В воду добавляют нужное количество бензойной кислоты и нагревают до полного растворения.
2. Добавление NaOH: К раствору бензойной кислоты медленно добавляют раствор гидроксида натрия при постоянном перемешивании до тех пор, пока pH раствора не станет нейтральным или слабощелочным (около 7-8). Обычно это сопровождается выделением тепла.
3. Кристаллизация: После завершения реакции раствор охлаждают, чтобы бензоат натрия кристаллизовался.
4. Фильтрация и сушка: Кристаллы бензоата натрия фильтруют и сушат для получения конечного продукта.

Таким образом, для получения метилбензоата и бензоата натрия из бензойной кислоты используются реакции этерификации и нейтрализации соответственно. Эти процессы широко применяются в химической промышленности и лабораторной практике для синтеза различных соединений.