Бензальдегид (100-52-7) Физические и Химические Свойства

Химический Профиль

Бензальдегид

Бензальдегид — простой ароматический альдегид, широко используемый как синтетический промежуточный продукт и структурный блок для производства ароматизаторов и вкусоароматических веществ в тонком химическом и фармацевтическом производстве.

Номер CAS	100-52-7
Класс веществ	Ароматические альдегиды
Типичная форма	Бесцветная до желтоватой жидкость
Общие фармакопейные стандарты	BP, EP, FCC, JP, Reagent Grade, USP

Применяется преимущественно как промежуточный продукт в синтезе красителей, фармацевтических субстанций и специализированных химикатов. Бензальдегид также используется в производстве ароматизаторов и вкусоароматических веществ; команды по закупкам и научно-исследовательским разработкам обычно выбирают сорта и чистоту в зависимости от требований последующих реакций и формуляций.

Бензальдегид — это простой ароматический альдегид и родственное соединение структуры бензальдегида. Его структура представляет собой бензольное кольцо с одной формильной заместительной группой; молекулярная формула \(\ce{C7H6O}\). Карбонильная группа сопряжена с ароматической π-системой, что снижает электрофильность формильного атома углерода по сравнению с алифатическими альдегидами и существенно влияет на реакционную способность (например, восприимчивость к окислению кислородом воздуха и диспропорционированию по реакции Канниццаро в сильно щелочных условиях с ограниченной энолизацией). Электронная делокализация влияет также на УФ/ИК-поглощение и способствует характерному миндальному запаху, используемому в промышленности для ароматизаторов и вкусовых композиций.

С физико-химической точки зрения бензальдегид — летучая, умеренно липофильная жидкость с низкой способностью к образованию водородных связей (количество доноров H‑связей = 0; количество акцепторов H‑связей = 1) и умеренным коэффициентом распределения (log Kow ≈ 1.48). Эти свойства обеспечивают ограниченную растворимость в воде с высокой летучестью: он хорошо растворяется в обычных органических растворителях (спиртах, эфирах, маслах), смешивается с этанолом и легко испаряется из водных сред при попадании в окружающую среду. Как альдегид, бензальдегид окисляется на воздухе до бензойной кислоты, может формировать пероксиды и другие продукты окисления при длительном воздействии кислорода и света; он также химически активен в реакциях с сильными окислителями и пероксикислотами и подвергается катализируемым основаниями или кислотами конденсациям и окислительно-восстановительным превращениям, типичным для альдегидов в синтезе.

Общие коммерческие сорта этого вещества включают: BP, EP, FCC, JP, Reagent Grade, USP.

Основные Физические Свойства

Плотность

Сообщаемые плотности жидкости: 1.046 при 68 \(\mathrm{°F}\); 1.050 при 15 \(\mathrm{°C}\)/4 \(\mathrm{°C}\); относительная плотность (вода = 1) 1.05; диапазон 1.040–1.047.
Практическое значение: жидкий бензальдегид немного плотнее воды и будет оседать на дно при разливах в водных средах; это необходимо учитывать при организации локализации и очистке.

Температура плавления

Отчетные значения: -15 \(\mathrm{°F}\); -57.12 \(\mathrm{°C}\); -26 \(\mathrm{°C}\).
Температура замерзания также указана как -56.9 \(\mathrm{°C}\).
Практическое значение: вещество находится в жидком состоянии при стандартных условиях окружающей среды и типичном холодильном хранении.

Температура кипения

Отчетные значения: 354 \(\mathrm{°F}\) при 760 мм рт. ст.; 178.7 \(\mathrm{°C}\); 179 \(\mathrm{°C}\).
Данные при пониженном давлении: 62.00 до 63.00 \(\mathrm{°C}\) при 10.00 мм рт. ст.
Практическое значение: кипение при нормальном давлении происходит около 179 \(\mathrm{°C}\); часто применяется дистилляция при вакууме для очистки.

Давление пара

Отчетные значения (различные условия): 1 мм рт. ст. при 79.2 \(\mathrm{°F}\); 5 мм рт. ст. при 122.2 \(\mathrm{°F}\); 10 мм рт. ст. при 144 \(\mathrm{°F}\).
Дополнительные данные: 0.12 мм рт. ст. (условия не указаны); 1.27 мм рт. ст. при 25 \(\mathrm{°C}\); давление пара также выражено как 133 Па при 26 \(\mathrm{°C}\).
Практическое значение: данные по давлению пара указывают на значительную летучесть при комнатной и повышенной температуре; требуются инженерные меры для ограничения вдыхания и накопления паров.

Температура вспышки

Отчетные значения: 148 \(\mathrm{°F}\); 145 \(\mathrm{°F}\) / 63 \(\mathrm{°C}\) (закрытый тигель); 73.9 \(\mathrm{°C}\) (открытый тигель); 63 \(\mathrm{°C}\) закрытая емкость.
Поведение в плане воспламеняемости: нижний предел воспламеняемости составляет 1.4% по объему.
Практическое значение: бензальдегид является горючим веществом; хранение и обращение должны соблюдать общие меры предосторожности для горючих органических жидкостей и исключать источники воспламенения.

Химические Свойства

Растворимость и фазовое поведение

Отчетные значения растворимости в воде: «менее 0.1 мг/мл при 67.1 \(\mathrm{°F}\)»; «В воде: 6950 мг/л при 25 \(\mathrm{°C}\)»; «Около 0.6% масс. при 20 \(\mathrm{°C}\)»; альтернатива - «6.95 мг/мл при 25 \(\mathrm{°C}\)».
Смешиваемость и поведение в растворителях: смешивается со спиртами (например, этанолом), растворим в эфирах и многих органических растворителях и маслах; растворим в жидком аммиаке. Вода в бензальдегиде при 20 \(\mathrm{°C}\) составляет примерно 1.5% масс.
Практическая интерпретация: данные показывают вариабельность в единицах измерения; значения порядка ≈6.95 г/л (6950 мг/л) указывают на ограниченную, но заметную растворимость в воде. Соединение хорошо растворяется в органических средах и часто используется как растворитель для смол и масел.

Реакционная способность и стабильность

Функциональная группа: ароматический альдегид (формильная группа на бензольном кольце). Профиль реакционной способности включает:
Окисление на воздухе до соответствующей карбоновой кислоты (бензойной кислоты) при воздействии кислорода и света.
Возможность образования пероксидов при определенных условиях; требуется осторожность при обращении с химикатами, склонными к образованию пероксидов.
При действии сильных оснований и отсутствии α-водорода (формильный углерод не имеет α‑H для энолизации) бензальдегид подвергается диспропорционированию по реакции Канниццаро, а не альдольным конденсациям.
Описаны бурные или экзотермические реакции с сильными окислителями и пероксикислотами; несовместимости включают сильные окислители, сильные основания, щелочные металлы, а также некоторые металлы (железо, алюминий) и реакционноспособные органические вещества.
Стабильность/срок хранения: обычно стабильный при рекомендуемых условиях хранения (прохлада, темнота, герметичная упаковка). При длительном хранении может желтеть из-за продуктов окисления; для сохранения долговременной чистоты рекомендуется хранение под инертной атмосферой.

Термодинамические Данные

Стандартные энтальпии и теплоснабжение

Стандартная энтальпия образования (жидкость): -87.0 кДж/моль.
Молярная теплоемкость при 298.15 K (жидкость): 172.0 Дж/моль·К.
Теплота парообразования: 42.5 кДж/моль при 179.0 \(\mathrm{°C}\).
Теплота сгорания: -3525.0 кДж/моль.
Практическое значение: термохимические данные подтверждают типичные энергетические требования для испарения/дистилляции и оценивают риск горения.

Молекулярные Параметры

Молекулярный вес и формула

Молекулярная формула: \(\ce{C7H6O}\).
Молекулярный вес: 106.12.
Точная/моноизотопная масса: 106.041864811.
Количество тяжелых атомов: 8.
Соединение нейтрально (формальный заряд 0).

LogP и полярность

Вычисленный XLogP: 1.5.
Экспериментальный/оценочный log Kow: 1.48.
Топологическая полярная площадь (TPSA): 17.1 Å².
Количество водородных связей: доноры H‑связей = 0; акцепторы H‑связей = 1; количество вращающихся связей = 1.
Практическая интерпретация: умеренная липофильность с низкой полярной площадью и минимальной способностью к водородным связям объясняет относительно низкую растворимость в воде, низкий потенциал биоконцентрации и легкое проникновение в органические фазы.

Структурные Особенности

Структурное резюме: ароматическое кольцо (бензол), прямо замещённое формильной группой (–CHO). Водород формильной группы делает карбонильную группу чувствительной к окислению и к нуклеофильным реакциям присоединения, характерным для альдегидов. Конъюгация с ароматическим кольцом снижает реакционную способность карбонильной группы по сравнению с неконъюгированными алифатическими альдегидами.
Ключевые синтетические превращения: гидрирование карбонильной группы даёт бензиловый спирт (основной промышленный производный продукт); окисление приводит к образованию бензойной кислоты; при сильнобазовых условиях без α‑водородов бензальдегид подвергается диспропорционированию по Канниццаро с образованием бензилового спирта и бензоат-ионов.

Идентификаторы и синонимы

Регистрационные номера и коды

Номер по реестру CAS: 100-52-7
EC номер / Каталожный идентификатор: 202-860-4 (по данным)
Номер ООН (транспорт): 1990 (по данным)
Другие регистрационные коды: FEMA Number 2127; UNII TA269SD04T; ChEBI CHEBI:17169; ChEMBL CHEMBL15972

Синонимы и структурные наименования

Распространённые синонимы (по данным): бензальдегид; фенилметаналь; бензойный альдегид; бензольный карбальдегид; бензольный карбоксальдегид; бензенметилаль; синтетическое Bitter almond oil (горькое миндальное масло).
Структурные дескрипторы и регистрационные строки:
SMILES: C1=CC=C(C=C1)C=O
InChI: InChI=1S/C7H6O/c8-6-7-4-2-1-3-5-7/h1-6H
InChIKey: HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N

Промышленные и коммерческие применения

Основные области применения и отрасли

Основное применение: ингредиент для ароматизации и отдушки в парфюмерии и пищевых ароматизаторах; химический промежуточный продукт при синтезе красителей и фармацевтических промежуточных соединений; растворитель для смол и масел; прекурсор для гидрирования с образованием бензилового спирта. Значительная часть производства ориентирована на применение в ароматерапии/вкусовых добавках и как промежуточное звено для дальнейшего химического синтеза.
Рынок/производственные замечания: промышленно синтезируется частичным окислением толуола и гидролизом бензальдегидного хлорида; доступен в нескольких коммерческих степенях чистоты для технических, парфюмерных и фармацевтических целей.
Ограничения по регуляции и применению: инструкции индустрии ароматизации и ароматизаторов устанавливают максимальные концентрации для готовой продукции, специфичные для категорий (например, ограничения включают 0,045% для продуктов для губ, 0,014% для продуктов, применяемых подмышками, 0,27% для продуктов для лица и тела, наносимых на кончики пальцев, 0,15% для продуктов с оральным контактом). Такие ограничения по концентрации используются при формулировании продукции для контроля рисков сенсибилизации и системной экспозиции.

Роль в синтезе и формулах

Синтетические функции: универсальный электрофильный альдегид, применяемый в нуклеофильных реакциях присоединения, восстановительных превращениях (гидрирование до бензилового спирта) и как строительный блок для замещённых ароматических соединений. Также используется в качестве растворителя или совместного растворителя для смол и масел, а также в формулах, требующих ароматического характера и летучести.
Особенности формулирования: совместимость с спиртами и органическими растворителями; чувствительность к окислению требует применения антиоксидантов или хранения в инертной атмосфере для высокочистых сортов, предназначенных для вкусоароматических или фармацевтических целей.

Обзор безопасности и обращения

Острая и профессиональная токсичность

Пути воздействия: ингаляция, контакт с кожей, попадание внутрь; системное всасывание происходит через кожу и лёгкие. Метаболизм включает быстрое окисление до бензойной кислоты и последующую конъюгацию (например, с образованием гиппуровой кислоты) с выведением почками.
Ключевые токсикологические показатели и эффекты (по данным): оральный LD50 (крысы) примерно 1300–1430 мг/кг; кожный LD50 (кролики) > 1250 мг/кг. Данные по острому ингаляционному воздействию указывают на возможное раздражение дыхательных путей при высоких концентрациях. Сообщаемые предупреждения о рисках включают острую токсичность (вред при проглатывании и вдыхании), раздражение кожи и глаз, потенциальная сенсибилизация кожи (контактный аллергический дерматит), а также центральное нервное воздействие (сонливость/головокружение) при достаточно высоком воздействии. Хронические или повторяющиеся воздействия вызвали системные эффекты в исследованиях на животных при высоких дозах; имеются данные о возможной опухолевой активности при длительных исследованиях у мышей, но не у крыс (подробности исследований содержатся в токсикологических отчетах).
Руководство по профессиональной экспозиции (по данным): примерная рабочая граница (TWA) на 8 часов около 2 ppm и кратковременный предельно допустимый уровень (STEL) около 4 ppm (при применении местных пределов профессионального воздействия необходимо консультироваться с нормативными требованиями и документацией по безопасности конкретного продукта).

Условия хранения и обращения

Хранение: хранить в прохладном, сухом, хорошо проветриваемом месте вдали от сильных окислителей и оснований; защищать от света и воздуха для минимизации окисления; рекомендуется применение инертного газового покрытия (например, азота) для длительного хранения высокочистых материалов. Упаковку необходимо держать плотно закрытой и в вертикальном положении для предотвращения утечки.
Обращение: использовать в хорошо проветриваемых помещениях или с местной вентиляцией; исключать источники воспламенения; контролировать накопление статического электричества; при перекачке больших объёмов использовать заземление и связывание.
Средства индивидуальной защиты: защита глаз и лица, химически стойкие перчатки и защитная одежда; при риске ингаляционного воздействия применять соответствующие средства респираторной защиты, определяемые оценкой риска (картриджи для очистки воздуха от органических паров или аппараты с подачей воздуха при высоких концентрациях или аварийных ситуациях).
Действия при пожаре и разливах: подходящие средства тушения включают водяной спрей, спиртоустойчивую пену, сухие химические средства или CO2; пары тяжелее воздуха и могут распространяться до источников воспламенения. При разливах соблюдать меры по локализации и сбору с использованием инертных абсорбентов, предотвращать попадание в сточные воды и водоёмы; учитывать подвижность и летучесть соединения при оценке воздействия на окружающую среду.
Регуляторные и транспортные заметки: горючая жидкость; транспортные идентификаторы включают UN 1990 (органическое соединение), классификация как горючее/легковоспламеняющееся вещество согласно применимым правилам перевозки. Для детальной информации о рисках, транспортировке и регуляции следует обращаться к паспорту безопасности (SDS) продукта и местному законодательству.

Для уточнения технических спецификаций или аналитических требований (чистота, профиль примесей, выбор упаковочных и складских марок) следует консультироваться с продукт-специфичной технической документацией и сертификатом анализа поставщика.