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벤즈알데하이드

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1. 개요

벤즈알데하이드는 아몬드 향을 내는 데 사용되는 유기 화합물로, 최초로 1803년 프랑스 약사에 의해 추출되었다. 톨루엔의 산화 및 천연 추출을 통해 제조되며, 벤조산으로 쉽게 산화되는 특성을 지닌다. 식품, 향료, 의약품, 플라스틱 첨가제 등 다양한 산업 분야에서 사용되며, 곤충 기피제로도 활용된다. 미국 식품의약국(FDA)과 향료 및 추출물 제조업체 협회(FEMA)는 벤즈알데하이드를 안전한 물질로 분류하고 있으며, 식품 및 화장품에 사용되는 농도에서는 안전하고 항암 특성을 가질 수도 있다.

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벤즈알데하이드 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
골격 구조식
골격 구조식
공-막대 모델
공-막대 모델
IUPAC 명칭벤젠카르발데하이드
관용명벤즈알데하이드
다른 이름벤젠카르복스알데하이드
페닐메탄알
벤조산 알데하이드
화학식C7H6O
분자량106.12 g/mol
CAS 등록번호100-52-7
EC 번호202-860-4
PubChem CID240
ChemSpider ID235
KEGGD02314
ChEBI17169
RTECSCU437500
UN 번호1990
SMILESc1ccc(cc1)C=O
InChI1/C6H5CHO/c8-6-7-4-2-1-3-5-7/h1-6H
표준 InChI1S/C7H6O/c8-6-7-4-2-1-3-5-7/h1-6H
표준 InChIKeyHUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N
성질
외관무색 액체
강한 굴절
냄새아몬드 향
밀도1.044 g/mL (액체)
용해도6.95 g/L (25°C)
녹는점-57.12 °C
끓는점178.1 °C
점성1.321 cP (25°C)
굴절률1.5456
자기 감수율−60.78·10−6 cm3/mol
LogP1.64
열화학
표준 생성 엔탈피−36.8 kJ/mol
표준 연소 엔탈피−3525.1 kJ/mol
위험성
GHS07
GHS07
신호어경고
H 문구H302
P 문구P264, P270, P301+312, P330, P501
인화점64 °C
자연 발화점192 °C
폭발 한계1.4–8.5%
NFPA 704: 2-2-0
NFPA 704: 2-2-0
LD501300 mg/kg (쥐, 경구)
관련 화합물
관련 화합물벤질 알코올
벤조산
벤즈알데하이드 옥심

2. 역사

벤즈알데하이드는 1803년 프랑스 약사 마르트레(Martrès)가 아미그달린의 본질을 밝히는 실험을 통해 처음 추출했다. 아미그달린은 쓴 아몬드(''Prunus dulcis'') 열매에서 발견되는 유독 화합물이다.[7] 이후 프랑스 화학자 피에르 로비케와 앙투안 부트롱 샤를라르가 추가적인 연구를 통해 벤즈알데하이드를 생성했다.[8] 1832년 프리드리히 뵐러유스투스 폰 리비히가 벤즈알데하이드를 최초로 합성했다.[9]

2. 1. 발견

아몬드와 살구, 체리씨 등에 함유되어 있는 아미그달린을 통해 벤즈알데하이드가 얻어진다. 아미그달린은 효소 작용을 통해 벤즈알데하이드와 사이안화 수소, 글루코스로 분해된다.

1803년 프랑스 약사 마르트레(Martrès)가 벤즈알데하이드를 처음 추출했다.[7] 마르트레의 실험은 쓴 아몬드(''Prunus dulcis'') 열매에서 발견되는 유독 화합물인 아미그달린의 본질을 밝히는 데 초점을 맞췄다.[7] 이후, 프랑스 화학자 피에르 로비케와 앙투안 부트롱 샤를라르가 추가적인 연구를 통해 벤즈알데하이드를 생성했다.[8] 1832년, 프리드리히 뵐러유스투스 폰 리비히는 벤즈알데하이드를 최초로 합성했다.[9]

2. 2. 합성

1832년, 독일 화학자 프리드리히 뵐러유스투스 폰 리비히가 벤즈알데하이드를 최초로 합성했다.[9]

3. 제조

벤즈알데하이드는 화학적 합성 또는 천연 추출을 통해 제조할 수 있다. 1999년 기준으로 연간 7000ton의 합성 벤즈알데히드와 100ton의 천연 벤즈알데히드가 생산되었다.[10]

3. 1. 화학적 합성

톨루엔의 액상 할로젠화 및 산화는 벤즈알데하이드를 합성하는 주요 경로이다. 벤질 알코올의 부분 유기 산화, 벤잘 클로라이드의 알칼리 가수분해, 벤젠카보닐화 (가터만-코흐 반응) 등 다양한 방법들이 개발되었다.[11]

톨루엔을 60% 황산과 이산화 망간으로 온화하게 산화시켜 벤즈알데하이드를 얻을 수 있다. 다만, 산화력이 강할 경우 벤조산까지 반응이 진행된다. 디클로로메틸벤젠(염화벤잘)의 가수분해를 통해서도 벤즈알데하이드를 얻을 수 있다.

1999년 기준으로 연간 7000ton의 합성 벤즈알데히드와 100ton의 천연 벤즈알데히드가 생산되었다.[10]

3. 2. 천연 추출

아몬드, 살구, 체리 씨 등에 함유된 아미그달린을 통해 벤즈알데하이드를 얻을 수 있다. 아미그달린은 효소 작용을 통해 벤즈알데하이드, 사이안화 수소, 글루코스로 분해된다.[10]

상당량의 천연 벤즈알데히드는 알돌 반응을 통해 계피 알데히드로부터 얻어진 카시아 오일에서 생산된다.[10] 계피 알데히드는 90°C와 150°C 사이의 /알코올 용액에서 염기(가장 일반적으로 탄산 나트륨 또는 탄산 수소 나트륨)와 함께 5~80시간 동안 가열된 후, 생성된 벤즈알데히드를 증류한다.[12] 이 반응은 아세트알데히드를 생성하기도 한다.[10]

나도팽이버섯속(Ischnoderma benzoinum영어)에 L-페닐알라닌을 첨가하여 배양하면, 배양액 1리터당 1그램의 벤즈알데히드와 3-페닐-1-프로판올이 생성된다.[23]

4. 화학적 성질 및 반응

벤즈알데하이드는 칸니차로 반응, 벤조인 축합 등 다양한 화학 반응에 참여한다. 은거울 반응에는 양성 반응을, 펠링 반응에는 음성 반응을 나타낸다.[15]

4. 1. 물리적 성질

벤즈알데하이드는 실온에서 공기 중에 노출되면 쉽게 벤조산으로 산화되는 성질이 있어,[15] 실험 시료에 흔히 벤조산이 불순물로 존재한다. 벤조산은 벤즈알데하이드보다 끓는점이 훨씬 높기 때문에 증류를 통해 벤즈알데하이드를 정제할 수 있다.

4. 2. 화학 반응

벤즈알데하이드는 공기 중에서 산화되어 벤조산으로 바뀌며,[15] 수소첨가반응을 통해 벤질알코올이 생성되기도 한다. 무수(無水) 상태의 아세트산나트륨이나 아세트산무수물과 반응할 시 신남산(계피산)이 발생한다. 알코올성 시안화 칼륨은 벤즈알데하이드의 벤조인 축합을 촉매하는 데 사용될 수 있다. 벤즈알데하이드는 농축된 알칼리로 처리하면 불균등화 반응을 겪는다 (칸니차로 반응). 이때 알데하이드 분자 하나는 벤질 알코올로 환원되고 다른 분자는 동시에 벤조산으로 산화된다.

칸니차로 반응


벤즈알데하이드는 많은 당류를 포함한 다이올과 축합되어 벤질리덴 아세탈을 형성한다. 은거울 반응에는 양성, 펠링 반응에는 음성을 나타낸다. 수산화 나트륨 등의 강염기와 함께 가열하면 칸니차로 반응에 의해 벤질 알코올벤조산으로 불균등화된다. 촉매량의 시안화 칼륨 존재 하에 가열하면 벤조인 축합에 의해 벤조인(C6H5C(=O)CH(OH)C6H5)으로 변한다.

5. 존재

아몬드, 살구, 사과, 체리 씨앗 등에 함유된 아미그달린이 분해되면서 벤즈알데하이드가 생성된다.[13] 아미그달린은 효소 작용을 통해 벤즈알데하이드와 사이안화 수소, 글루코스로 분해된다. 사람들이 섭취하는 벤즈알데하이드의 대부분은 아몬드와 같은 천연 식물성 식품에서 유래한다.[13] 느타리버섯(''Pleurotus ostreatus'')의 향 성분 중 하나이다.[14]

6. 용도

벤즈알데하이드는 아몬드 향을 내기 위해 전자담배 액상 등 식품 및 향료 제품에 흔히 사용되며, 화장품에도 사용된다.[16] 산업 현장에서는 의약품에서 플라스틱 첨가제에 이르기까지 다른 유기 화합물의 전구체로 주로 사용된다. 아닐린 염료 말라카이트 그린은 벤즈알데히드와 다이메틸아닐린으로 제조되며, 특정 아크리딘 염료의 전구체이기도 하다. 알돌 축합 반응을 통해 시나몬알데하이드 및 스타이렌의 유도체로 전환된다. 만델산 합성은 시안화 수소를 벤즈알데하이드에 첨가하는 것으로 시작하며, 생성된 시안히드린은 가수분해되어 만델산이 된다.

만델산 합성


벤즈알데하이드는 벌 기피제로 사용되기도 한다.[17] 소량의 벤즈알데하이드 용액을 벌집 근처의 훈연판에 놓으면 벌들이 연기를 피해 벌집에서 멀어진다.[18] 그러면 양봉가는 벌과 양봉가 모두에게 위험을 덜 가하면서 벌집에서 꿀벌집 틀을 제거할 수 있다.

벤즈알데하이드는 촉매 존재 하에 니트로에탄과 반응하여 페닐-2-니트로프로펜을 생성하며, 이는 암페타민 및 기타 화학 물질의 전구체이다.[19]

6. 1. 식품

벤즈알데하이드는 전자담배 액상을 포함한 여러 식품 및 향료 제품에 아몬드 향을 내기 위해 널리 사용된다.[16]

6. 2. 산업

산업 현장에서 벤즈알데하이드는 의약품에서 플라스틱 첨가제에 이르기까지 다른 유기 화합물을 합성하기 위한 전구체로 주로 사용된다.[16] 말라카이트 그린(아닐린 염료)은 벤즈알데하이드와 다이메틸아닐린으로 제조된다. 벤즈알데하이드는 특정 아크리딘 염료의 전구체이기도 하다. 알돌 축합 반응을 통해 벤즈알데하이드는 시나몬알데하이드 및 스타이렌의 유도체로 전환된다. 만델산 합성은 시안화 수소를 벤즈알데하이드에 첨가하는 것으로 시작한다.

생성된 시안히드린은 가수분해되어 만델산이 된다. (위 그림은 생성된 두 거울상 이성질체 중 하나만 나타낸다.)

6. 3. 기타

벤즈알데하이드는 전자담배 액상 등 식품 및 향료 제품에 아몬드 향을 부여하는 데 흔히 사용된다. 때때로 화장품에도 사용된다.[16]

벤즈알데하이드는 벌 기피제로 사용된다.[17] 소량의 벤즈알데하이드 용액을 벌집 근처의 훈연판에 놓으면 벌들은 연기를 피해 벌집에서 멀어진다.[18] 그러면 양봉가는 벌과 양봉가 모두에게 위험을 덜 가하면서 벌집에서 꿀벌집 틀을 제거할 수 있다.

벤즈알데하이드는 촉매의 존재 하에 니트로에탄과 반응하여 페닐-2-니트로프로펜을 생성하며, 이는 암페타민 및 기타 화학 물질의 전구체이다.[19]

7. 안전성

대한민국에서 벤즈알데하이드는 식품첨가물로 허용되어 있으며, 소량 섭취는 안전한 것으로 알려져 있다. 미국 식품의약국(US FDA)[20] 및 향료 및 추출물 제조업체 협회(FEMA)는 벤즈알데하이드를 "일반적으로 안전하다고 여겨지는 물질"(GRAS)로 분류하며,[13] 이 분류는 2005년에 재확인되었다.[13] 유럽 연합에서는 향료로 사용하는 것이 허용된다.[16] 독성 연구에 따르면 식품 및 화장품에 사용되는 농도에서는 안전하고 발암성이 없으며,[16] 항암 특성을 가질 수도 있다.[16]

70kg의 건장한 성인 남성을 기준으로 벤즈알데하이드의 치사량은 약 50ml이다.[11] 미국 환경보호국에 따르면 벤즈알데하이드의 1일 허용 섭취량은 15mg/일이다.[21] 벤즈알데하이드는 인체 조직에 축적되지 않으며,[16] 대사되어 소변으로 배설된다.[16]

참조

[1] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
[2] 웹사이트 GESTIS Substance database https://web.archive.[...] Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance 2012-08-21
[3] 간행물 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC press
[4] 웹사이트 Benzaldehyde_msds https://www.chemsrc.[...]
[5] 논문 Benzaldehyde in cherry flavour as a precursor of benzene formation in beverages 2016
[6] 서적 The Cook's Illustrated Baking Book https://books.google[...] America's Test Kitchen 2013
[7] 문서
[8] 문서
[9] 논문 Untersuchungen über das Radikal der Benzoesäure https://books.google[...]
[10] 서적 Innovation in food engineering : new techniques and products https://books.google[...] CRC Press 2010
[11] 문서
[12] 특허
[13] 논문 The FEMA GRAS assessment of benzyl derivatives used as flavor ingredients 2005-08-01
[14] 논문 Volatile Compounds Secreted by the Oyster Mushroom (''Pleurotus ostreatus'') and Their Antibacterial Activities
[15] 논문 The benzaldehyde oxidation paradox explained by the interception of peroxy radical by benzyl alcohol https://www.nature.c[...]
[16] 논문 Final report on the safety assessment of benzaldehyde 2006-01-01
[17] 서적 Why Do Bees Buzz?: Why Do Bees Buzz? Fascinating Answers to Questions about Bees https://books.google[...] Rutgers University Press 2010-02-09
[18] 서적 Storey's Guide to Keeping Honey Bees: Honey Production, Pollination, Bee Health https://books.google[...] Storey Publishing 2010-01-01
[19] 웹사이트 Synthesis of Phenyl-2-Nitropropene https://erowid.org/a[...] 2023-10-07
[20] 간행물 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Wiley
[21] 웹사이트 Health and Environmental Effects Profile for Benzaldehyde https://cfpub.epa.go[...] 2017-09-16
[22] 문서
[23] 서적 微生物と香り ミクロの世界のアロマの力 フレグランスジャーナル社 2002-08-01
[24] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
[25] 웹인용 GESTIS Substance database http://gestis-en.itr[...] Institute for Occupational Safety and Health of the German Social Accident Insurance 2012-08-21
[26] 인용 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC press
[27] 웹인용 Benzaldehyde_msds https://www.chemsrc.[...]



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