苯甲酸甲酯的应用与合成

苯甲酸甲酯，又名安息香酸甲酯、尼哦油等，苯甲酸甲酯是一种具有果香味的无色油状液体，它是一种重要的化工原料，溶于甲醇、乙醚等，不溶于水和甘油。在自然界里，苯甲酸甲酯在各类植物香油中的含量较高，可以由精馏进行精制。因此，根据食品安全国家标准GB28352-2012可将苯甲酸甲酯列为一类食品添加剂使用。苯甲酸甲酯的用途非常广泛，它不仅可用于配制菠萝、草莓、樱桃等香料，还可以作为原料广泛应用于有机合成及作为溶剂使用。^[1-2]

苯甲酸甲酯的性质^[2]

苯甲酸甲酯，是一类液态化工酯，其作为苯甲酸的衍生酯，一般由苯甲酸和甲醇直接酯化得到，属于有机羧酸酯大类；空气中，不会与其他物质发生化学反应，性质相对稳定；可以被氧化剂氧化，可以被碱性物质皂化，容易与其他醇类发生酯交换，进而得到多种苯甲酸酯，还可被碱性催化剂水解为苯甲酸，其理化性质如表1-1所示。

苯甲酸甲酯及其衍生物的用途^[2]

苯甲酸甲酯作为一种重要化工产品，其在有机合成，催化加氢，食品、药品、化妆品等领域都有极为重要的应用，目前，人们主要将苯甲酸甲酯用于以下几方面，如图1-1。

在食品加工中作防腐剂

苯甲酸、苯甲酸甲酯是天然存在的物质，它们的毒性低、价格便宜，因此可用做食品类的保鲜剂和动物饲料的添加剂。但对于苯甲酸只有在其分子态才具有良好的杀菌功效，且苯甲酸只有在酸性条件(pH:2.5~5.0)下才能维持其分子态，这就很大程度缩小了其作为保鲜剂的使用范围。而苯甲酸甲酯是有机酯类，其使用效果可不受酸碱条件的限制(pH: 3.0~8.0)。 因此，通过对苯甲酸进行酯化，可以扩展其作为防腐剂的使用范围。苯甲酸甲酯在水溶液中的溶解性较低，一般是将苯甲酸甲酯与NaOH反应得到苯甲酸钠盐。

应用于香料、染色助剂、有机溶剂

苯甲酸甲酯作为一种浓烈芳香气味的油状液态酯，它既可以单独用作具有浓郁的冬青油、卡南迦油香气的香料，还可用来配制人造精油；用作配制草莓、櫻桃等的食用香精。苯甲酸甲酯能在相应“醇钾”条件下与诸多低碳醇醇解来制苯甲酸醇酯类香料。

此外，苯甲酸甲酯还用作纤维素类纤维、丙烯腈类纤维及聚酯纤维的助染剂，有助于染料对纤维类进行染色时的分散，从而使染色效果更佳。苯甲酸甲酯还因其良好的溶解性能，在合成树脂和橡胶的过程中用作溶剂，以及一些反应的反应介质和处理剂等。

制多元醇苯甲酸酯类增塑剂

苯甲酸酯类增塑剂按照化学结构差异可以分为不同种类，如苯甲酸酯类、多元醇酯类等。其中的多元醇苯甲酸酯增塑剂是多元醇与苯甲酸甲酯进行酯交换得到，它主要用于生产聚氯乙烯和醋酸乙烯增塑剂，在泡沫、塑料、橡胶等行业应用广泛。特别适用于PVC系列产品和其他使用增塑剂的产品中。长期实践证明，此类增塑剂对PVC有高速溶解能力，极大地缩短了生产时间，且其性能也大幅得到提升。

催化加氢制备苯甲醛

苯甲醛广泛应用于医药、农药和调味品等精细化工产品的生产过程中。一直以来苯甲醛的来源主要是甲苯氯化水解和液相氧化，此类生产工艺相对落后，对环境污染严重，且产品中含氯，限制了其在精细化工领域的应用。而以苯甲酸甲酯为原料通过催化加氢法制备苯甲醛，由于操作简便，产品中不含氯，更容易提纯，近年来受到人们的关注。

苯甲酸甲酯的合成^[2]

苯甲酸与甲醇合成法

合成苯甲酸甲酯是以苯甲酸和甲醇为原料，通过酸催化剂的催化作用得到苯甲酸甲酯，反应方程式如(1-1)所示。该反应属于有机合成的酯化反应范畴。因此在其可逆平衡的吸热反应过程中，反应速率受到来自温度和催化剂催化效果的影响较大，而反应温度受到甲醇的限制，一般仅为70~90 °C，这样就使得反应生成的水存在体系内而无法移除。为了提高其反应速率，人们还相继开发出一系列的催化反应技术，除化学催化法以外，还有物理催化法和生物催化法。工业生产的工艺流程如图1-2。

化学催化法

化学催化法主要是研究各类催化剂对反应的催化效果的影响。近年来，研究者也主要是以开发更高效环保的催化剂为目标。目前主要有五大类的催化剂，如表1-2。

苯甲酸甲酯的产率无法继续提高的原因主要是:反应温度较低，一般都低于水的沸点温度，在此条件下，生成的水不能被有效移除，而酯化反应又是可逆的，因而反应生成水的将会严重制约反应的进行，催化剂的加入只是降低了反应的活化能，从而提高反应的速率，而不太可能实现对苯甲酸的完全酯化。

物理催化法

物理催化的方法，文献报道较多的有超声波催化和微波催化。研究表明，微波辐射虽然能够提高酯化速率，但其仍不能完全代替催化剂的催化作用，使用常规的酸催化剂，仍然是提高反应速率的好方法。

生物催化法

以生物酶为催化剂，它的优点是反应活性高、反应条件温和。尤其是在食品加工中，可以利用酶来发酵制备酯类。用于医药行业，可以合成抗生素和脂肪酸酯等。但是，这类催化剂容易失活，普适性较差。此方法合成苯甲酸甲酯的产量极低，主要适用于食品、香料等精细化工行业，对大规模工业生产并不适合。

苯乙酮与碳酸二甲酯合成法

碳酸二甲酯中含有活性基团羰基、甲氧基等，使其可与酸、酯、醇类等发生化学反应，进而制造各类精细有机化学品，Wu等人报道以固体碱催化碳酸二甲酯与苯乙酮的反应来制备苯甲酸甲酯。

苯甲醇与甲醇合成法

目前，除酸催化酯化合成酯和酯交换法合成酯类以外，根据反应中反应物的不同，人们还对醇-醛合成、醇-酸合成以及醇-醇合成的氧化合成法进行研究。

参考文献

[1] 王艳. 苯甲酸甲酯高温合成研究[J]. 塑料助剂, 2021, 5: 14-16.

[2] 陈红波. 苯甲酸甲酯的合成新工艺研究[D]. 北京石油化工学院, 2018, 1-6.