Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt polymaltose (IPC) từ muối sắt Fe2(SO4)3.7H2O

Thuộc nhóm cacbohydrat, polymaltose có khả năng phản ứng với sắt tạo ra phức sắt tan trong nước đáp ứng được các nhu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dé kết hợp với máu và có độ ôn định

Trang 1

TR- ONG DAI HOC S- PHAM HA NOI 2

KHOA HOA HOC

NGUYEN THI DUNG

NGHIEN CUU QUY TRINH TONG HOP

VA KHAO SAT MOT SO DAC TR- NG

CUA VAT LIEU PHUC HOP SAT — POLYMALTOSE (IPC) TU

MUỐI SẮT Fe;(SO,); 7H;O

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Ng ờih ớng dẫn khoa học

Th.S NGUYEN THI HANH

HÀ NỘI - 2013

Trang 2

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ths Nguyễn Thị Hạnh,

người đã giành nhiều thời gian quý báu của mình để tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Quốc Hương, TS Vũ Duy

Hiển, TS Phan Thi Ngọc Bích, KS Phạm Văn Lâm và KS Quản Thị Thu Trang

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được tìm tòi, học hỏi, tham gia nghiên cứu,

đồng thời cũng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Quang, cùng toàn thé các thầy cô giáo trong khoa Hóa học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực tập tại Viện

Hóa Học - Viện Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các anh, các chị, các bạn cùng thực tập, nghiên cứu trong phòng hóa Vô cơ đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt quá

trình thực tập

Hà Nội, tháng 5, năm 2013

Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

Trang 3

MỤC LỤC

196.000 1

CHUONG I: TÓNG QUAN 5 2S tk x1 1101111 crxcrke 4

1.1 Thiếu máu do thiếu sắt cccvcccsrrertrterrrrrrrrkrrrrrrrrrrrkk 4

1.1.1 Vai trò của sắt với sự sỐng -c-ccccccckecrkecrkerrkerreerree 4 1.1.2 Nhu cầu chất sắt trong cơ thể con người -ccsc+cc«¿ 6

1.1.3 Nguyên nhân gây thiếu sắt -©25c©cSccckcrrrrrrrrerreee 6 1.1.4 Hậu quả khi thiếu sắt -¿+2©ee+E+EtcEEEtEEkerrrkrrrrkrrrred 7

1.1.5 Một số loại hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu c1 + ,L HẬẤẬH 8

1.2 Giới thiệu chung về muối sắt (III) sunfat: Fez(SO¿)s.7HạO 9

1.2.1 Tính chất của muối sắt (HT) sunfat: Fe;(SO4)s.7HaO 9

1.2.2 Ứng dụng của muối sắt (IID) sunfat: - 5-5552 ©ce2>se+zveez 9 1.2.3 Các phương pháp điều chế -2-©cc+cc++erxvrreerrseee 10

IS A40 9 11 1.4 Cấu trúc và đặc trưng của phức chất sắt - polymaltose 13 1.4.1 Giới thiệu chung về phức chat sắt - polymaltose 13

1.4/2 Cấu trúc cccccrrrrriirrrrrrtriirrrrrrrriirirrrrrriie 14

1.4.3 Các đặc trưng của phức hợp sắt — polymaltose - 15 1.4.4 Phương pháp tổng hợp phức IPC 2- 2 2+2++£xz+zxecrx 16 1.5 Các phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu - 16 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [3, 4] - 16

Trang 4

2.2.1 Thure nghidm 0 .a 23

2.3 Xác định các đặc trưng của san phan eceeeceessessessesseeseeseeesees 25

CHƯƠNG 3: KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 2-©cccccccccccec 26 3.1 Độ dẫn điện, pH của phức IPC . 2 2 5c ©5£++++xecvevrxvrxeree 26

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của pÏH - 55+ ssskeereeseerrkrsee 27

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

3.4 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi và quá trình rửa

Trang 5

M3: Mẫu phức IPC được kết tinh bang metanol & 25°C

M4: Mau phitc IPC duoc két tinh bang etanol 6 70°C

M5: Mẫu phức IPC được kết tinh bang etanol @ 25°C

M6: Mẫu phức IPC được kết tinh bang metanol 70°C

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bang 1: Gia trị pH và độ dẫn điện của một số dung dịch phức IPC 26

Bảng 2: Giá trị pH và độ dẫn điện của một số dung dịch muối sắt 26

Trang 7

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Dạng tổn tại của sắt trong hemoglobin -2¿ 22 +£ze+cve+z 5 Hình 2: Cơng thức cấu tạo của polymalfose 2-2- z©ce+cxe+rxecrs 12 Hình 3: PolyimaÏfOS€ - - cv HH HH HT Tu ng ng 12 Hình 4: Một số được phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt 13

cĩ thành phần chính là phức sắt - cacbohydrat -¿- «¿e2 13 Hình 5: Mơ hình giả định của phức sắt-cacbohydrat -ccsccccc+ 15 Hình 6: Máy đo nhiễu xạ tia X 2 52-5+SSc2SESEeEEeEEererxerkerreerrrrk 17 Hình 8: Dung dịch phức IPC sau khi hịa tan 5 «5-5555 csc+xex Hình 9: Phố hồng ngoại FT- IR của polymaltose -:+©c5+

Hình 10: Phổ hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 9 (259C) Hình I1: Phố hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 10 (25%C)

Hình 12: Phố hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng I1 (250C)

Hình 13: Giản đồ XRD của polymaltose ban đầu 2-csc©cse+rs

Hình 14: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 7 (25°C)

Hình 15: Giản đồ XRD cua mau IPC 6 pH bang 8 (25°C)

Hình 16: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 9 (25°C) -

Hình 17: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 10 (259C)

Hình 18: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng I1 (250C)

Hình 19: Giản đồ XRD của phức IPC ở 50°C (pH=l l) -. - Hình 20: Giản đồ XRD của phức IPC ở 700C (pH=1 l) . <

Hình 21: Phố FT- IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng metanol

Trang 8

MO DAU

1 Ly do chon dé tai

Thiếu máu do thiếu sắt là một hội chứng thiếu máu thường gặp nhất

Thiếu máu khiến cơ thể mệt mỏi, giảm khả năng lao động, suy giảm khả năng phát triển thể chất và tư duy Người ta nhận thấy rằng hầu hết các trường hợp thiểu máu do thiếu sắt đều có thể điều trị hiệu quả bằng cách bổ sung sắt hàng ngày dưới dạng thuốc hoặc thực phẩm giàu sắt

Nhiều loại thuốc chứa sắt điều trị thiếu máu đã được sản xuất trên thế

giới bao gồm cả sắt vô cơ và hữu cơ với sắt hóa trị (II) hoặc (II) Với liều

lượng cao, sắt tồn tại trạng thái ion dễ gây ra các hiệu ứng phụ có hại như rối

loạn đường ruột, ngộ độc sắt, biến màu men rang Cac ion sắt sinh ra từ các

muối sắt có thế thâm nhập vào hệ tuần hoàn và gây ngộ độc sắt Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách ổn định các nhân sắt oxi -hidroxit, FeOOH không ion kích thước nano bằng các tác nhân tạo phức tan trong nước Thuộc nhóm cacbohydrat, polymaltose có khả năng phản ứng với sắt tạo ra phức sắt tan trong nước đáp ứng được các nhu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dé kết hợp với máu và có độ ôn định cao Với các loại thuốc chứa sắt sử dụng bằng

đường tiêm truyền, việc lựa chọn đúng loại polysaccarit sẽ tạo ra được dung

dịch thuốc đẳng trương và có độ nhớt thấp

Phức chất sắt polymaltose đã được sử dụng làm thuốc chống thiểu máu

ở cả dạng viên nén và dạng dung dịch, được ghi nhận là hiệu quả trong việc

tăng nồng độ haemoglobin trong máu mà chưa có trường hợp sốc phản vệ nào

xảy ra Hiện nay trên thị trường Việt Nam, các loại thuốc chống thiếu máu sắt

đều là hàng nhập khẩu Từ thực tế trên, việc nghiên cứu tổng hợp một loại

hợp chất thích hợp có khả năng dùng làm nguyên liệu bào chế thuốc chống

thiếu máu phục vụ nhu cầu trong nước là vẫn đề mang tính thực tiễn cao

Trang 9

Việc ứng dụng các phức sắt làm thuốc chống thiếu máu sắt đã được

biết đến từ khá lâu nhưng kết quả nghiên cứu hình dạng, cấu trúc của các

phức này còn chưa được công bố nhiều Trong khi đó, nhu cầu sử đụng IPC làm thực phẩm chức năng bổ sung sắt và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu đo thiếu sắt cho trẻ em, người già, phụ nữ nói chung và phụ nữ mang thai nói riêng là rất lớn

Năm 2009, Phòng Hóa Vô cơ, Viện Hóa Học đã thực hiện đề tài cấp cơ

sở “Nghiên cứu tông hợp phức hợp sắt - polymaltose (IPC) định hướng dùng làm thực phẩm chức năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu

máu ”.Trên cơ sở các kết quả đã đạt được, với mục tiêu tạo ra sản phẩm IPC

có tính ứng dụng cao, tôi chọn đề tài : “Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt- polymalfose (IPC) từ

mudi sit Fex(SO4)3.7H20”

1 Mục tiêu va nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu phức IPC đạt chuẩn được phẩm

và hướng đến quy mô sản xuất đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu cho thực phẩm chức năng bố sung sắt và thuốc chống thiếu máu

Trong bài báo cáo này, chúng tôi tập trung trình bày kết quả nghiên cứu quy trình thích hợp điều chế phức sắt polymaltose và nghiên cứu các đặc trưng của sản phẩm gồm trạng thái tồn tại của sắt trong phức IPC và các ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm đến đặc trưng của phức IPC :

- Nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu IPC từ muối sắt Fe;(SO¿);.7HạO

- Xác định thành phần và nồng độ chất phán ứng dé tạo thành phức IPC với tỉ

lệ nhân sắt 8- FeOOH trên vỏ polymaltose thích hợp

- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành và chất lượng phức IPC

Trang 10

- Xác định ảnh hưởng của độ pH đến quá trình hình thành và chất lượng phức

IPC

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Góp phần tạo ra một loại vật liệu, định hướng ứng dụng trong việc

dùng làm thực phâm chức năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu

máu đo thiếu sắt

Trang 11

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Thiếu máu do thiếu sắt

1.1.1 Vai trò của sắt với sự sống

Sắt có vai trò rất cần thiết với mọi cơ thể sống, ngoại trừ một số vi khuẩn Nó chủ yếu liên kết ổn định bên trong các protein kim loại Vì trong dạng tự do nó sinh ra các gốc tự đo độc lập với các tế bào Sắt liên kết chặt chẽ với moi phan tử sinh học vì thế nó sẽ gắn với các màng tế bào Phần lớn sắt trong cơ thể được phân tán theo đường máu, đặc biệt là trong sắc tố hemoglobin của hồng cầu, chiếm khoảng 70% tổng số chất sắt của cơ thê Ngoài ra khoảng 3-5% chất sắt được phân tán ở loại hemoglobin khác ở trong bắp thịt gọi là mioglobin Sắt trong các hemoglobin và mioglobin có thể gắn với oxi phân tử rồi chuyển chúng vào trong máu và dự trữ ở trong cơ Sắt là một vi chất quan trọng tham gia vào quá trình tạo máu và một phần cấu trúc

của bộ não

Sắt cần thiết cho nhiều chức năng sống:

e Chức năng hô hấp: Tạo nên hemoglobin (Hb) để vận chuyến oxi từ phôi tới các cơ quan Trong cơ thê con nguười có khoảng 5-6g chất sắt, liên kết với nhiều protein khác nhau Khoảng 2/3 lượng sắt nằm trong huyết cầu tố

va protein trong hồng cầu Sắt tham gia vào quá trình tổng hợp hồng cầu và là thành phần của huyết cầu tố, Hb có trong tế bào hồng cầu và làm hồng cầu có màu đỏ, giúp chuyên chở dưỡng khí đi nuôi các tế bào và loại bỏ các thán khí

ra khỏi cơ thê

* Hemoglobin (viết tắt là Hb) là sắt chứa oxy vận chuyên các protein

có gắn kim loại trong các tế bào hồng cầu của tất cả các vật có xương sống cũng như các mô của động vật không xương sống Hemoglobin có trong

tế bào hồng cầu và làm hồng cầu có màu đỏ, đóng vai trò trong sự hô hấp, chuyển đổi khí oxi và khí cacbonic nhờ tác động biến đổi của các nguyên tử

Trang 12

sắt trong cầu tạo Hemoglobin trong máu vận chuyển oxy tử các cơ quan hô hấp (phối hoặc mang) với phần còn lại của cơ thể (ví dụ như các mô), nơi nó giải phóng oxy để đốt cháy các chất dinh đưỡng để cung cấp năng lượng cho các chức năng của cơ thê, và thu thập khí cacbonic sinh ra để đưa nó trở lại cơ quan hô hấp để được phân ra khỏi cơ thể Hemoglobin là một protein màu, phức tạp có nhóm ngoại là hem Hb là thành phần chủ yếu của hồng cầu, chiếm 28% và tương ứng với 14,6g trong 100ml máu Trọng lượng phân tử của Hb là 64458

Hemoglobin cũng được tìm thấy bên ngoài tế bào hồng cầu và dòng tiền thân của họ Các tế bào khác có chứa hemoglobin bao gồm các tế bào thần kinh trong chất đen, các đại thực bào, tế bào phế nang, và các tế bào có trong thận Trong các mô, hemoglobin có một chức năng như một chất chống

oxy hóa và một bộ điều chỉnh của sự trao đổi chất sắt [14]

Hình I: Dạng tồn tại của sat trong hemoglobin

e Sắt bị oxi hóa và khử dễ dàng, nó tham gia vào cấu tạo của nhiều

enzim Đặc biệt trong chuỗi hô hấp, sắt đóng vai trò vận chuyển điện tích

eSắt còn giúp chuyên hóa beta- carotene thanh sinh tố A, tạo ra chất collagene để liên kết các tế bào với nhau

Trang 13

eSắt còn chức năng dự trữ oxi cho cơ bắp, vô hiệu hóa một số thành

phần lạ xâm nhập vào trong cơ thể, tham gia tổng hợp các hoóc môn tuyến

tiền liệt

1.1.2 Nhu cầu chất sắt trong cơ thể con người

Trong cơ thể, nhu cầu sắt hằng ngày bình thường đề tạo hồng cầu là

20 -25mg sắt Tuy nhiên hầu hết lượng sắt cần thiết để sản xuất hồng cầu đều

được tái sử dụng từ quá trình phân hủy hồng cầu già Do đó chỉ cần Img

sắt/ngày là đủ bù lại lượng sắt mất đi qua đường phân, nước tiểu,mồ hôi và tế

bào biểu mô bong ra

Nhu cầu sắt trong cơ thể có thể tăng lên trong một số trường hợp mất máu qua các chu kỳ kinh nguyệt của phụ nữ, có thai, cho con bú và trẻ em

tuổi dậy thì

1.1.3 Nguyên nhân gây thiếu sắt

Xét theo nhu cầu dinh đưỡng của thế giới, người ta xác định rằng thiếu sắt là trường hợp thường xảy ra, có 4 trường hợp thiếu hay gặp:

+ Thiếu từ nguồn đưa vào: Thiếu sắt và thiếu máu có liên hệ với nhau, thiếu sắt chiếm từ 5 — 10% dân số trên thế giới, nhất là trong các nước đang

phát triển, vì ở đó người dân còn thiếu nhiều yếu tố, điều kiện còn khó khăn

Tuy nhiên, trong các nước khác, thức ăn cũng không cung cấp đủ nhu cầu về sắt cho phụ nữ có thai và cho con bú, trẻ em, những người ăn ít thịt, người ăn chay, người hay uống rượu, và thậm chí những người lao động nặng thiếu sắt

+ Thiếu máu do mất máu: Xảy ra ở phụ nữ mất do kinh nguyệt, hoặc sau

khi chảy máu Trong trường hợp chảy máu cấp, hay chảy máu ít nhưng âm ỉ

Trang 14

kéo dài, trĩ, bệnh tiêu hóa, thoát vị hành, tốn thương tử cung, u sơ, mang dụng

cụ tránh thai, hoặc ký sinh trùng bệnh tiêu hóa cũng làm mất một lượng sắt trong cơ thể Tất cả đều phải tăng nhu cầu cho phù hợp

+ Thiếu do hấp thu: Do cắt dạ dày, một số bệnh đường ruột và thức ăn giàu chất ngăn cán sự hấp thu sắt Ví dụ như trong thức ăn có chứa phosphat, phytate có thế làm giảm hấp thu sắt

+ Thiếu do rối loạn chức năng: Xảy ra do rối loạn tong hop hemoglobin,

do thiếu folat, sơ gan vì rượu và thiếu máu do viêm

1.1.4 Hậu quả khi thiếu sắt

Hậu quả của thiếu sắt là thiếu máu, thường gây ra các triệu chứng:

eSuy nhược, mệt mỏi khi gang sức hoặc da xanh xao

eKhó thở khi gắng sức, hồi hộp, đôi khi tim có tiếng thôi nhưng chúng

không có định

eSức đề kháng với nhiễm trùng rất kém, có thai sẽ dễ bị sinh non hoặc

hư thai

+ Hậu quả ở phụ nữ mang thai thiếu sắt: Khi mang thai thiếu sắt người

mẹ sẽ luôn ở tình trạng mệt mỏi, choáng váng, hoa mắt, chóng mặt, học tập kém tập trung, giảm năng suất lao động, dễ mắc các bệnh nhiễm khuẩn Phụ

nữ mang thai bị thiếu máu làm mức tăng cân kém, thai kém phát triển, dễ dẫn

đến xảy thai, đẻ non, bị băng huyết khi sinh nở, con sinh ra cũng bị thiếu máu

+ Hậu quả ở phụ nữ thiếu sắt: Phụ nữ thiếu máu thường mệt mỏi,

giảm sức khỏe, giảm trí nhớ, giảm khả năng lao động: đặc biệt sẽ thiếu máu

trầm trọng khi có thai Thiếu máu thường diễn ra lặng lẽ, không có triệu trứng Nhẹ thì hay mệt mỏi, yếu, cáu gắt, hơi thở ngắn, móng tay yếu và trang Nang thì có thê đưa tới tim to và suy tim ứ huyết

+ Hậu quả ở trẻ em thiếu sắt: Trẻ thiếu máu do thiếu sắt sẽ để lại

những hậu quả lâu dài Trẻ thường có da xanh, nhợt nhạt, gầy yếu Thiếu máu

Trang 15

nặng các em có hiện tượng hoa mắt, chóng mặt và khó thở khi làm việc gắng

sức Thiếu máu làm trẻ nhanh bị mệt, hay ngủ gật, kém tập trung đẫn đến tiếp

thu bài kém, chỉ số thông minh thấp hơn trẻ khỏe mạnh Trẻ 2 tuổi thiếu máu

có thế ảnh hưởng tới sự điều khiển chân tay và mất thăng bằng, chậm nói, e

dè mất tự tin Hệ thần kinh trung ương dễ kích thích, cáu gắt, mệt mỏi, rối

loạn dẫn truyền thần kinh dẫn đến phản xạ chậm, khả năng phát triển thế chất

và tư duy giảm

+ Hậu quả ở người cao tuổi thiếu sắt: Sức đề kháng do khi thiếu sắt

các tế bào bạch cầu chống lại vi khuẩn bảo vệ cơ thể bị giảm đi, hệ miễn dịch

giảm từ 28-50% ở người từ 60 tuổi trở lên Não bộ của người cao tuôi bị thiếu

sắt cũng bị suy thoái tương tự não bộ của người bị mắc bệnh giảm trí nhớ,

hoạt động thê lực suy yếu, tăng nguy cơ biến chứng và phát triển các bệnh mãn tính như suy thận, suy tim hay tiểu đường

+ Hậu quả ở nam giới thiếu sắt: Thiếu máu dinh dưỡng làm giảm khả

năng lao động, sức lao động giảm, giảm trí nhớ, giảm khả năng sáng tạo, trí tuệ giám sút và có thể mắc bệnh trầm cảm Thiếu máu có thể dẫn đến rụng

tóc, hói đầu

1.1.5 Một số loại hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt

Thiếu máu là tình trạng phố biến khi mang thai, trong đó thiếu máu do

thiếu sắt chiếm tới 95% Tác hại của việc thiếu máu thiếu sắt khi mang thai là:

Trẻ sinh ra nhẹ cân, dễ bị bệnh tật, làm mẹ yếu sức và tăng nguy cơ tử vong cho trẻ Hiện nay, trên thị trường đã có nhiều loại thuốc được sản xuất để phòng chống bệnh thiếu máu do thiếu sắt Một số loại thuốc được sản xuất trong nước như Hemovit, Feryfol, Adofex, Nycoplus Ferro-Retart Các loại thuốc này có tác dụng tốt trong điều trị thiếu máu do thiếu sắt tuy nhiên cũng thể hiện nhiều tác dụng phụ bao gồm kích ứng tiêu hóa và đau dạ dày với

Trang 16

buồn nôn và nôn Những tác dụng phụ thường liên quan đến lượng sắt ăn vào Táo bón và tiêu chảy có thể xảy ra, trong một số trường hợp có thể làm hẹp thực quản

1.2 Giới thiệu chung về muối sắt (II) sunfat: Fez(SO4)s.7HzO

1.2.1 Tính chất của muối sắt (II) sunfat: Fez(SOa)s.7HzO

1.2.1.1 Tính chất vật lý

Fez(SO¿)s là chất bột màu trắng hoặc vàng nhạt, trọng lượng riêng

3,097 g/cmẺ để ngoài không khí chảy rữa thành chất lỏng màu hung

Fe;(SO¿)s.7HạO là chất dễ kết tinh Muối có khả năng tạo thành những

dung dịch nước rất đậm đặc, nhưng quá trình tan xảy ra chậm

Fez(SƠu)s tan trong rượu, không tan trong H;SO¿ Vì bị thủy phân (tạo thành keo Fe(OH)s) nên dung dịch nước có màu nâu đỏ, nếu cho thêm H;SO¿ phán ứng thủy phân bị đấy lùi và dung dịch hầu như không màu Khi đun sôi dung dịch loãng, muối bazơ sẽ kết tủa

1.2.1.2 Tính chất hóa học

e Tinh chat cua muối: Phản ứng trao đổi

Fe2(SO4)3 + 6(NaOH > 2Fe(OH);| +3NazSO¿

e Tinh oxi héa (thé hiện khi tác dụng với chất khử như Cu, Fe )

Fe + Fea(SO¿)s > 3FeSO¿

Cu + Fe;(SO¿); CuSO¿ + 2FeSO¿

e Tac dung voi cac kim loại mạnh hơn

Mg + Fex(SOx); > 2FeSO, + MgSOx

1.2.2 Ứng dụng của muối sắt (ID) sunfat:

Fea(SO¿); có trong phèn sắt - amoni, tức muối kép sắt (IID) amoni

sunfat (NH¿)zSO.Fe;(SO¿)s.24H2O (viết gọn là (NH¿)Fe(SO¿);.12H;O) được

dùng để làm trong nước

Trang 17

1.2.3 Các phương pháp điều chế

1.2.3.1 Thành phẩm hạng tinh khiết phân tích (tkpt) có thể điều chế

theo phương pháp sau:

Fe(NO3)3 +3NH4OH — 3NH4NO3 + Fe(OH)3 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 — Fe2(SO.4)3 + 6H20 Lấy dung dich 50g Fe(NO3)3,7H20O (tinh khiét) trong 50ml, cho thém 65-70ml NH,OH trong luong riéng 0,91 Ding nude nong rvva gan nhanh két

tua Fe(OH); đến khi loại sạch NO; (thử với dung dich diphenylamin 1%

trong H;SO¿ nước rửa phải không có màu xanh)

Đồ kết tủa ướt Fe(OH); vao bat str, thém 17g H2SO,4 va dun nong

trong 1-2 giờ, khuấy luôn cho đến khi tan hoàn toàn Lọc, thêm vào nước lọc

một giọt HaSO¿, cô cho đến khi chất lỏng sánh như nước đường đặc, cho thêm tinh thể mầm Fe2(SOz)3.7H20 va dé két tinh trong 1 ngay dém Tach tinh thé

ra, bỏ vào kính đồng hồ và sấy khô ở 609C,

1.2.3.2 Thành phẩm hạng tkpt có thể điều chế theo phương pháp khác 2FeSO,4 + H2SO4 + 2HNO3 > Fe2(SOx4)3 + 2NO2 + 2H20

Lam trong tu hut:

Đun nóng đến 70°C dung dịch 85g Fe;(SO,);.7H;O trong 110ml nước

thêm dần 8mi H;SO¿ và sau đó cho thêm 100ml HNO: (tkpt, tr 1,35) giữ

nhiệt độ ở 95 — 100% Dùng K;Fe(CN% đề thử xem Fe?* đã chuyên hoàn toàn

thành Fe chưa

Lọc dung địch, cho thêm 4ml H;SO¿ và cô cho đến khi tạo thành khối

nhão sền sệt ở t0 120%C Đề nguội đến 45- 50°C tach tinh thé ra và sấy khô ở

nhiệt độ không quá 650C Hiệu suất 80 -85%

Trang 18

Polymaltose với công thức tổng quát là -[C,(H;O)y]¡- (trong đó y = x-l ), có

cấu trúc polyme mach thang Polymaltose là hỗn hợp các polyme D-glucose

có công thức (CøH¡zOs)› với phân tử lượng dao động tương đối lớn

Monome D-glucose (C¢Hi50s) đầu tiên liên kết với monome tiếp theo

6 vi tri a-(1,6), cdc monome D-glucose trong day liên kết với nhau ở các vị trí ơ-(1,4) bằng các liên kết hydro yếu Nói chung, polymaltose có n nằm trong khoảng 3 - 20 và chỉ số đương lượng dextro thấp Polymaltose tan trong nước

và có thể kết tủa trong cồn Việc tổng hợp IPC bằng phương pháp hóa học

được thực hiện từ các muối tan gốc vô cơ, hữu cơ của sắt (HD) với các

polymaltose mạch thắng có phân tử lượng thay đổi 30.000 — 80.000 hoặc đến 500.000 Dalton (DE từ 5 -37)

Polymaltose là chất không ngọt, không mùi, dễ tan trong nước Đây là một chất phụ gia được ứng đụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thục phẩm

và dược phẩm

Maltodextrin có DE từ 4-7 được sử đụng để tạo màng mỏng dễ tan để

bọc kẹo, làm chất độn tạo viên trong công nghiệp dược; sản phẩm có DE từ 9-

12 được dùng làm kẹo gôm mềm, chất lưu hương, tạo hình; sản phẩm có DE

từ 15-18 được dùng làm chất kết dính, chất mang các thành phần không phải đường, tá dược kết dính [1 ]

Trang 19

độ haemoglobin trong máu mà chưa có trường hợp sốc phản vệ nào xảy ra Một số thuốc chống thiếu máu mà thành phần chính là phức sắt polymaltose

có thể kế tên ở đây như Mighty-fer, Maltofer, Haem up, Ipec-plus, Ferofol, Hemovit, Ferobin, EUROFER

Trang 20

Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt

có thành phân chính là phức sắt - cacbohydrat 1.4 Cấu trúc và đặc trưng của phức chất sắt - polymaltose

1.4.1 Giới thiệu chung về phức chất sắt - polymaltose

Trên thế giới, phức chất IPC đang được nghiên cứu tổng hợp bằng phản

ứng tạo phức và khảo sát chỉ tiết về mặt hóa học, sinh hóa và dược học bằng

các phương pháp hiện đại và đã được thử nghiệm lâm sàng trước khi bào chế thành dược phẩm

Nhiều nghiên cứu khảo sát chỉ tiết liều lượng, cơ chế tác dụng, quá trình hóa sinh trong cơ thể cũng như so sánh được tính của IPC với các được phẩm truyền thống chống thiếu máu do thiếu sắt đã được thực hiện Các nghiên cứu hóa sinh và được học trên người cho thấy khi sử dụng, IPC không giải phóng

ra sắt ở trạng thái ion trong điều kiện sinh lý của cơ thể và quá trình hấp thụ sắt xảy ra có điều khiển khi chúng tiếp xúc với bề mặt tế bào Hơn nữa, nhân sắt trong IPC được bao bọc bởi phân tử polymaltose có cấu trúc tương tự như trong ferritin (một protein chứa sắt có nhiệm vụ giữ sắt cho cơ thể, chủ yếu ở

trong gan và lách) Do cấu trúc tương tự này mà sắt trong IPC được cơ thể

hấp thụ tốt hơn các được phẩm chứa sắt truyền thống qua đường tiêm truyền

Trang 21

và qua dịch thé 6 da dày và ruột Mặt khác, nhân sắt trong IPC không bị oxy

hóa do không chứa các hợp chất Fe (II) Do vậy quá trình hấp thụ sắt xảy ra

có điều khiển và phù hợp với sinh lý, làm giảm nguy cơ quá thừa sắt, không

gây độc tế bào và ngăn chặn một số những rối loan trong co thé như tai biến trên tim mạch và quá trình hình thành các chất có thê gây ung thư Sử dụng IPC cũng tránh được hiện tượng kích thích trong hệ tiêu hóa và hiện tượng táo bón như thường xảy ra với các chất chứa sắt khác Ngoài ra, IPC không có mùi khó chịu và không làm nhuộm màu men răng

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về phức hợp IPC còn chưa được quan

tâm nhiều Trong khi đó, nhu cầu sử dụng IPC làm thực phẩm chức năng bổ

sung sắt và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu do thiếu sắt cho trẻ

em, người già, phụ nữ nói chung và phụ nữ mang thai nói riêng là rất lớn

Hiện tai, chỉ có Công ty Dược phâm 2-9 (thành phố Hồ Chí Minh) đã bào chế

và đưa ra thị trường sản phẩm Soluhema chứa IPC nhưng từ nguồn nguyên liệu nhập khẩu Công ty cổ phần thực phẩm Minh Dương (Hà Nội) sản xuất tỉnh bột có mức độ biến tính khác nhau với sản lượng khá lớn

1.4.2 Cấu trúc

Các cacbohydrat, đặc biệt là polymaltose là tác nhân tạo phức thích hợp

dé 6n định các hạt sắt oxi-hydroxit kích thước nano trong dung địch keo Các cacbohydrat có nhiều nhóm hydroxyl được sắp xếp một cách thích hợp có khả năng liên kết tạo phức vòng càng với bề mặt các hạt sắt oxi-hydroxit Với

cacbohydrat trung tính, sự tạo phức với sắt thuận lợi ở pH cao, bởi vì các nhóm

hydroxyl phân ly H* do đó mang điện tích âm và sẽ liên kết chặt chẽ hơn với nhân sắt Sự tạo phức vòng càng với nhân sắt lại dẫn tới sự phân ly H* của các nhóm hydroxyl xung quanh, do đó càng giúp tăng độ bền của phức [5, 6]

Hầu hết các tai ligu déu khang định sắt trong IPC có mức oxi hóa (III)

và tồn tại ở trạng thái keo và không ion (polynuclear and non - ionic iron)

Trang 22

Keo sắt tập hợp ở trạng thái đa nhân và được bao bọc bên ngoài bởi các phân

tử polymaltose mạch thăng Bản chất của trạng thái không ion của keo sắt đa nhân vẫn chưa được nghiên cứu và lý giải đầy đủ Nhiều nghiên cứu cho rằng sắt không tạo phức trực tiếp với polymaltose bằng liên kết của sắt (II) với các nhóm OH' hoặc oxi của polymaltose mà tồn tại ở dạng keo hydroxit Fe(OH); Một số khác cho rằng đó là keo oxyhydroxide FeO(OH).nHạO hoặc

FezO:.nH:O Cũng có nghiên cứu coi đó hỗn hợp của các dạng keo nói trên

do các keo này dễ chuyển hóa sang nhau, đặc biệt trong môi trường có chứa các phân tử polyme như polymaltose

Hình 5: Mô hình giả định của phức sắt-cacbohydrat

1.4.3 Các đặc trưng của phức hợp sắt — polymaltose

1.4.3.1 Độ dẫn điện

Nhân sắt akaganeite (FeOOH) trong phức chất IPC tồn tại ở trạng thái không phân ly thành các ion, do vậy dung dịch IPC có độ dẫn điện thấp Tính

không ion này là một ưu điểm vượt trội của phức IPC so với các dung dịch

muối sắt vô cơ khác cho mục đích bào chế thuốc chống thiếu máu

1.4.3.2 Phố hấp thụ electron

Với phức bát diện của Fe(H) với oxy ở trạng thái spin cao trong phức hợp

IPC, người ta có thể dự đoán được một số dải hấp thụ đặc trưng Do vậy, từ

phé hap thu electron, có thể nhận biết nhân sắt trong phức hợp IPC tồn tại

dưới dạng sắt oxi-hydroxit, akaganeite FeOOH [7, 8, 9, 10]

Trang 23

Trường DHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp

1.4.4 Phương pháp tống hợp phức IPC

Nguyên tắc của phương pháp tổng hợp phức IPC hoặc phức sắt với các

tinh bột biến tính là cho muối/hiđroxit sắt (II) hoặc sắt (II) phản ứng với

polymaltose/tinh bột trong môi trường kiềm (NaOH, KOH, Na;CO: ) ở các

nhiệt độ khác nhau Phức chất tạo thành tan tốt trong nước được trung hòa về

pH trung tính và tinh chế bằng phương pháp kết tỉnh với dung môi hữu cơ

thích hợp để thu được sản phẩm rắn hoặc bằng phương pháp điện thấm tách

để thu được dung dịch phức sạch

1.5 Các phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu

1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tỉa X (XRD) [3, 4]

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tỉnh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X)

được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét về bản chất vật lý,

nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phố nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và

sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử

Phương pháp XRD được dùng nghiên cứu cấu trúc tinh thé của vật liệu, xác định các pha tinh thể, xác định hàm lượng và kích thước hạt với độ tin cậy cao

Nguyên lý của phương pháp là xác định cấu trúc tinh thể đựa vào hình

ảnh khác nhau của kích thước tỉnh thể trên phổ nhiễu xạ Mạng tỉnh thể

nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất định Khoảng cách giữa các nút mạng vào khoảng angstron (A0) xấp xỉ với bước sóng của tia Rơnghen

Trang 24

Một chùm electron đã được gia tốc, có năng lượng cao, đang chuyên động nhanh, bị hăm đột ngột bằng một vật cản, một phần năng lượng của chúng chuyên thành bức xạ sóng điện từ ( tia X) gọi là bức xạ hãm

Khi một chùm tia X có bước sóng ^ và cường độ I đi qua vật liệu, nếu tia tới thay đổi phương truyền và thay đổi năng lượng gọi là tán xạ không đàn

hồi Khi tia tới thay đối phương truyền nhưng không thay đổi năng lượng gọi

là tán xạ đàn hồi Trường hợp vật liệu đang nghiên cứu có cấu trúc tinh thé thi

hiện tượng tán xạ đàn hồi của tia X sẽ đưa đến hiện tượng nhiễu xạ tia X Cấu trúc hóa học và bản chất của nhân sắt trong phức hợp IPC được xác

định bằng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X được xem là

phương pháp phù hợp nhất dé xác định các dạng cấu trúc đặc thù của hợp chất sắt đa hình dựa trên sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử trong khoảng rộng

Hình 6: Máy đo nhiễu xạ tia X

Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử đụng phô biến nhất là phương pháp bột hay phương pháp Debye Trong kỹ thuật này, mẫu được tạo thành bột với

mục đích có nhiều tỉnh thể có tính định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng

có một số lớn hạt có định hướng thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg

Trang 25

Detector

Nguồn phát tỉa X

Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với các mẫu là đa tỉnh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thé, bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ

trên đường tròn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu

xa bac 1 (n= 1)

Phố nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc nhiễu xạ (20) Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút khác, người ta chiếu tia X tới đưới góc rất hẹp (đề tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu

Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các tham số mạng tỉnh thé) và rất dé thực hiện

Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với góc nhiễu xạ cực đại và chiều dài bước sóng tia X theo phương trình Vulff — Bragg:

na = 2d.sin 0 Trong do:

- m: bac nhiéu xa, n có gia tri nguyén n = 1, 2,3

- À: chiều đài bước sóng tia X

- đ: khoảng cách giữa hai mặt tinh thê

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	11,09 MB