浅谈铁配合物的合成、性质及应用

2021-04-28 144 上传者：管理员

摘要：我国因为土地广阔，人口分布不均，居民营养意识薄弱，膳食结构单一，主要以面食、蔬菜为主要营养源，致使我国的缺铁性贫血患病率远高于国外发达国家。所以合成新型补铁剂具有重要意义。主要论述以固相熔融法合成氨基酸类铁配合物——甘氨酸亚铁。利用元素分析确定其化学式，并对其结构进行表征分析，后构建甘氨酸亚铁对治疗缺铁性贫血小白鼠的效用研究模型，与无机补铁剂硫酸亚铁进行对照实验，通过实验证明了甘氨酸亚铁对治疗缺铁性贫血具有显著的效果。

关键词：
化工工业
合成
性质研究
生物化学
铁配合物
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1、概述

1.1 铁配合物在生物化学研究方向的应用

DNA作为人体必不可少的部分之一，同时也是遗传信息的载体，其中DNA水解对于人体稳态平衡具有至关重要的作用，而铁配合物有促进DNA水解的作用。2005年刘长林课题组合成了一种四核铁配合物[Fe4(NTB)4(μ2-O)(μ4-Suc)](ClO4)6，并使用其来促进DNA的水解[1]。通过最新研究发现铁配合物可用作铁转运蛋白，2009年，武宇晓将铁转运蛋白的4个基因编码区进行克隆，研究铁代谢时所产生的生物信息，为人们研究铁的吸收做了很好的理论基础。针对一些肿瘤疾病的治疗上铁配合物也起到良好的抗肿瘤性，在生物医学有着巨大的贡献。例如，2001年卢文贯、陶家洵发现二茂铁基配合物对于抗癌具有良好生物活性，在对抗肿瘤的活性实验中发现二茂铁基配合物对人白血病(HL-60)、人结肠癌(HCT)、人胃癌(RGC-823)和人鼻咽癌(KB)这四种癌细胞表现出较高抗肿瘤抑制能力。

1.2 铁配合物在生活中的应用

除了人体内含有铁元素外，在一些植物体内中同样有铁元素的存在，铁元素是促进植物叶绿素形成的活化剂，在叶绿素的形成过程中起到必不可少的作用，缺铁会导致树叶的凋落，从而影响产量。1980年，陈天郎研究发现一种新铁肥尿素铁，其可以有效治疗植物因为缺铁而引发的黄化病，进而避免植物的死亡。2018年，杨军泽将三种不同的铁肥对苹果黄化病防效效果进行研究，通过实验对比发现配合物铁肥可明显改善苹果黄化病，无论是在苹果黄化病的防效，叶片铁质量分数还是果实质量上均优于其他两种铁肥，进一步佐证了铁配合物对治疗植物黄化病，延长植物存活率，增加果实产量具有良好的促进作用。

1.3 本课题的研究目的

临床上将铁缺乏分为三个阶段。第一个阶段：缺铁早期，该阶段人体内的储存铁因疾病或生理活动而减少；第二阶段：缺铁中期，该阶段人体内除了储存铁减少以外，转运铁也减少，血红细胞摄入铁减少，但对血红细胞的合成影响较小[2]；第三个阶段：缺铁晚期即缺铁性贫血的发生，该阶段因储存铁与转运铁严重不足，严重影响血红蛋白的合成导致贫血现象的发生。为增加铁元素的吸收与利用，解决铁缺乏和缺铁性贫血给人们带来的危害，需要摄入一定量的补铁添加剂，铁具有很多的配位点，可以与具有特定功能的配体进行合成得到带有特殊性质的金属配位化合物。第三代补铁剂氨基酸类铁配合物，不仅拥有便于肠道吸收良好性能，同时还提供了造血和携铁所必需的氨基酸小分子结构，相比于前两代无机、有机补铁剂，拥有适应性高、稳定好、副作用小、无刺激性等优点。

2、实验部分

2.1 铁配合物的合成

摩尔比为2∶1，称量甘氨酸4.116g，硫酸亚铁铵8.025g，将药品放入研钵中充分混合研磨，倒入石墨坩埚中并加热，当加热至60℃时坩埚内混合物颜色变为深褐色并伴有刺激性气味散出，因有硫酸生成所以反应过程保持在pH=5，当温度达到75℃时坩埚内混合物呈熔融状态，静置冷却2h，将所得产物放在烧杯中用无水乙醇清洗，再进行抽滤，后放入烘干箱内进行烘干，最后称量的黄褐色固体粉末4.8864g。用重铬酸钾对滤液进行滴定，无显色，说明滤液中无亚铁离子，反应完全。

2.2 元素分析

对产物进行元素分析，如表1所示；发现实验测定值与计算值基本相同，可确定该配合物化学式为(NH2CH2COO)2Fe·2H2O。

2.3 紫外光谱分析

对甘氨酸与甘氨酸亚铁进行紫外光谱分析，如图1所示，a为甘氨酸亚铁的紫外吸收光谱，b为甘氨酸的紫外吸收光谱，由图1可知，a的最大吸收峰在220nm附近，b的最大吸收峰在210nm附近，因为甘氨酸亚铁中的铁原子发生电荷跃迁，进行sp3d2杂化，使得甘氨酸亚铁的最大吸收峰发生了红移，由此可以说明甘氨酸亚铁配合物的形成。

3、甘氨酸亚铁对小鼠，补铁作用的影响研究

为评定甘氨酸亚铁在治疗缺铁性贫血的功能性，在实验前后对小鼠尾静脉采血进行血液指标测定。如表2，表3所示：

如图2所示，小鼠血细胞指数对比发现，在进行缺铁性喂养下，血液中的HGB、RBC等指标均有所下降，但在服用硫酸亚铁和甘氨酸亚铁补铁剂后各项指标均有所回升，其中甘氨酸亚铁组指标恢复最好。

4、结束语

以甘氨酸、硫酸亚铁铵为原料，盐酸羟胺为还原剂，通过固相熔融法得到目标产物甘氨酸亚铁，对产物进行元素分析，由X射线衍射分析得知产物甘氨酸亚铁结晶度良好。对配合物进行对缺铁性贫血的效用研究，通过对照实验发现，甘氨酸亚铁对缺铁小鼠的生长，血红蛋白的补充再生具有良好的促进效果。

参考文献：

[1]邹尧,竺晓凡.缺铁性贫血[J].中国实用儿科杂志,2010,25(02):158-160.

高夏南.铁配合物的合成､性质及应用[J].化工设计通讯,2021,47(04):125+177.