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

Trng HSP H Ni 2

Khúa lun tt nghip

Tr-ờng đại học s- phạm hà nội 2
Khoa hóa học
==== ====

Nguyễn thị dung

Nghiên cứu quy trình tổng hợp
và khảo sát một số đặc tr-ng
của vật liệu phức hợp
sắt polymaltose (ipc) từ
muối sắt fe2(SO4)3. 7H2O

Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Ng-ời h-ớng dẫn khoa học
Th.S Nguyễn thị hạnh

Hà Nội - 2013
Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


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 tơi trong suốt q trình học tập.
Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Quốc Hương, TS. Vũ Duy
Hiển, TS. Phan Thị Ngọc Bích, KS. Phạm Văn Lâm và KS. Quản Thị Thu Trang
đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi được tìm tịi, học hỏi, tham gia nghiên cứu,
đồng thời cũng góp nhiều ý kiến q báu giúp tơi hồn thành luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Quang, cùng tồn
thể các thầy cơ giáo trong khoa Hóa học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2
đã luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q 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 phịng hóa Vơ cơ đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong suốt q
trình thực tập.
Hà Nội, tháng 5, năm 2013
Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4
1.1. Thiếu máu do thiếu sắt. ....................................................................... 4
1.1.1. Vai trò của sắt với sự sống ........................................................... 4
1.1.2. Nhu cầu chất sắt trong cơ thể con người ...................................... 6
1.1.3. Nguyên nhân gây thiếu sắt ........................................................... 6
1.1.4. Hậu quả khi thiếu sắt. ................................................................... 7
1.1.5. Một số loại hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu
sắt………….. ........................................................................................... 8
1.2. Giới thiệu chung về muối sắt (III) sunfat: Fe2(SO4)3.7H2O ................ 9
1.2.1. Tính chất của muối sắt (III) sunfat: Fe2(SO4)3.7H2O ................... 9
1.2.2. Ứng dụng của muối sắt (III) sunfat: ............................................. 9
1.2.3. Các phương pháp điều chế. ........................................................ 10
1.3. Polymaltose. ...................................................................................... 11
1.4. Cấu trúc và đặc trưng của phức chất sắt - polymaltose..................... 13
1.4.1. Giới thiệu chung về phức chất sắt - polymaltose ....................... 13
1.4.2. Cấu trúc....................................................................................... 14
1.4.3. Các đặc trưng của phức hợp sắt – polymaltose. ......................... 15
1.4.4. Phương pháp tổng hợp phức IPC .................................................. 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
1.5.2. Phổ hồng ngoại FT- IR [3, 4]. .................................................... 19
1.5.3. Phương pháp hiển vi điện tử quyét ............................................. 21
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ................................................................... 22
1.1. Chuẩn bị hóa chất, dụng cụ và thiết bị. ............................................. 22
1.1.1. Hóa chất ...................................................................................... 22
Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.1.2. Dụng cụ....................................................................................... 22
1.1.3. Thiết bị ........................................................................................ 22
1.2. Chế tạo phức chất sắt - polymaltose.................................................. 23
2.2.1. Thực nghiệm ................................................................................. 23
2.3. Xác định các đặc trưng của sản phẩm .................................................. 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 26
3.1. Độ dẫn điện, pH của phức IPC ............................................................ 26
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH ................................................................. 27
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ......................................................... 34
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của dung môi và quá trình rửa ............................ 35
KẾT LUẬN .................................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 42

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
IPC (Iron Polymaltose Complex): Phức sắt-polymaltose

XRD: Phổ nhiễu xạ tia X
FT-IR: Phổ hồng ngoại
M3: Mẫu phức IPC được kết tinh bằng metanol ở 250C
M4: Mẫu phức IPC được kết tinh bằng etanol ở 700C
M5: Mẫu phức IPC được kết tinh bằng etanol ở 250C
M6: Mẫu phức IPC được kết tinh bằng metanol 700C

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Giá 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

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Dạng tồn tại của sắt trong hemoglobin ................................................ 5
Hình 2: Cơng thức cấu tạo của polymaltose. .................................................. 12
Hình 3: Polymaltose ........................................................................................ 12
Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt ............................ 13
có thành phần chính là phức sắt - cacbohydrat ............................................... 13
Hình 5: Mơ hình giả định của phức sắt-cacbohydrat ...................................... 15
Hình 6: Máy đo nhiễu xạ tia X ........................................................................ 17
Hình 8: Dung dịch phức IPC sau khi hịa tan ................................................. 27
Hình 9: Phổ hồng ngoại FT- IR của polymaltose ........................................... 28
Hình 10: Phổ hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 9 (250C) ............ 28
Hình 11: Phổ hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 10 (250C) ........... 29
Hình 12: Phổ hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 11 (250C) ........... 29
Hình 13: Giản đồ XRD của polymaltose ban đầu........................................... 30
Hình 14: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 7 (250C) ............................. 31
Hình 15: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 8 (250C) ............................. 31
Hình 16: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 9 (250C) ............................. 32
Hình 17: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 10 (250C) ........................... 32
Hình 18: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 11 (250C) ........................... 33
Hình 19: Giản đồ XRD của phức IPC ở 500C (pH=11).................................. 34
Hình 20: Giản đồ XRD của phức IPC ở 700C (pH=11).................................. 35
Hình 21: Phổ FT- IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng metanol
ở 250C .............................................................................................................. 36
Hình 22: Phổ FT- IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng metanol
ở 700C .............................................................................................................. 36
Hình 23: Phổ FT-IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng etanol ở
700C ................................................................................................................. 37
Hình 24: Phổ FT-IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng etanol ở
250C ................................................................................................................. 37
Hình 25: Ảnh SEM của các mẫu polymaltose và phức IPC ........................... 39
Hình26: Phổ hấp thụ electron của các mẫu IPC M3 (1), M4 (2), M5(3), M6(4)

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp
MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
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
thiếu 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 vơ cơ và hữu cơ với sắt hóa trị (II) hoặc (III). 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 răng... . Các ion sắt sinh ra từ các
muối sắt có thể thâm nhập vào hệ tuần hồn 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, dễ kết
hợp với máu và có độ ổn 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 thiếu 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 vấn đề mang tính thực tiễn cao.
Nguyễn Thị Dung

1

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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 cịn chưa được cơng bố 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.
Năm 2009, Phịng Hóa Vơ cơ, Viện Hóa Học đã thực hiện đề tài cấp cơ
sở “Nghiên cứu tổng 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, tơi chọn đề tài : “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”

1.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu phức IPC đạt chuẩn dược phẩm

và hướng đến quy mô sản xuất đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu cho thực
phẩm chức năng bổ sung sắt và thuốc chống thiếu máu.
Trong bài báo cáo này, chúng tơi 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 Fe2(SO4)3.7H2O
- Xác định thành phần và nồng độ chất phản ứng để tạo thành phức IPC với tỉ
lệ nhân sắt ß- FeOOH trên vỏ polymaltose thích hợp.
- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hình thành và chất lượng
phức IPC.

Nguyễn Thị Dung

2

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- 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 phẩm chức năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu
máu do thiếu sắt.

Nguyễn Thị Dung

3

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Thiếu máu do thiếu sắt.
1.1.1. Vai trò của sắt với sự sống
Sắt có vai trị 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 do độc lập với các tế bào. Sắt liên kết chặt
chẽ với mọi phân 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 thể.
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:
 Chức năng hô hấp: Tạo nên hemoglobin (Hb) để vận chuyển oxi từ
phổi tới các cơ quan. Trong cơ thể 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
và 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 chun chở dưỡng khí đi ni các tế bào và loại bỏ các thán khí
ra khỏi cơ thể.
* Hemoglobin (viết tắt là Hb) là sắt chứa oxy vận chuyển các protein
có gắn kim loại trong các tế bào hồng cầu của tất cả các vật có xương
sống cũng như các mơ của động vật khơng xương sống. Hemoglobin có trong
tế bào hồng cầu và làm hồng cầu có màu đỏ, đóng vai trị trong sự hơ hấp,
chuyển đổi khí oxi và khí cacbonic nhờ tác động biến đổi của các nguyên tử
Nguyễn Thị Dung

4

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

sắt trong cấu tạo. Hemoglobin trong máu vận chuyển oxy từ các cơ quan hơ
hấp (phổi hoặc mang) với phần cịn lại của cơ thể (ví dụ như các mơ), nơi nó
giải phóng oxy để đốt cháy các chất dinh dưỡng để cung cấp năng lượng cho
các chức năng của cơ thể, 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 ngồi tế bào hồng cầu và dịng
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 mơ, hemoglobin có một chức năng như một chất chống
oxy hóa và một bộ điều chỉnh của sự trao đổi chất sắt [14].

Hình 1: Dạng tồn tại của sắt trong hemoglobin


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

enzim. Đặc biệt trong chuỗi hơ hấp, sắt đóng vai trị vận chuyển điện tích.
Sắt cịn giúp chuyển hóa beta- carotene thành sinh tố A, tạo ra chất
collagene để liên kết các tế bào với nhau.

Nguyễn Thị Dung

5

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Ngồi ra sắt còn tham gia vào thành phần của một số enzim oxy hóa
khử như catalase, cytochrome (những chất xúc tác sinh học quan trọng trong

cơ thể). Nó đóng vai trị quan trọng trong việc sản xuất ra năng lượng oxi hóa,
vận chuyển oxi, hô hấp của ti lạp thể và bất hoạt các gốc oxi có hại.
Sắt cịn chức năng dự trữ oxi cho cơ bắp, vơ hiệu hóa một số thành
phần lạ xâm nhập vào trong cơ thể, tham gia tổng hợp các hc mơn 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 để 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 q trình phân hủy hồng cầu già. Do đó chỉ cần 1mg
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 dưỡng 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 cịn thiếu nhiều yếu tố, điều kiện cịn 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
Nguyễn Thị Dung

6

K35C - Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

kéo dài, trĩ, bệnh tiêu hóa, thốt vị hành, tổn 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 cản sự hấp thu sắt. Ví dụ như trong thức ăn có chứa phosphat,
phytate có thể làm giảm hấp thu sắt.
+ Thiếu do rối loạn chức năng: Xảy ra do rối loạn tổng hợp 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:
Suy nhược, mệt mỏi khi gắng sức hoặc da xanh xao.
Khó thở khi gắng sức, hồi hộp, đơi khi tim có tiếng thổi nhưng chúng
khơng cố định.
Sức 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 ln ở tình trạng mệt mỏi, chống 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, khơng có triệu
trứng. Nhẹ thì hay mệt mỏi, yếu, cáu gắt, hơi thở ngắn, móng tay yếu và

trắng. Nặng thì có thể 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
Nguyễn Thị Dung

7

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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 thể 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 thể 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 tuổi bị thiếu
sắt cũng bị suy thoái tương tự não bộ của người bị mắc bệnh giảm trí nhớ,
hoạt động thể 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 giảm 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 phổ 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
phịng 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
Nguyễn Thị Dung

8

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

buồn nơn 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 (III) sunfat: Fe2(SO4)3.7H2O
1.2.1. Tính chất của muối sắt (III) sunfat: Fe2(SO4)3.7H2O
1.2.1.1. Tính chất vật lý.
Fe2(SO4)3 là chất bột màu trắng hoặc vàng nhạt, trọng lượng riêng
3,097 g/cm3 để ngồi khơng khí chảy rữa thành chất lỏng màu hung.

Fe2(SO4)3.7H2O 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.
Fe2(SO4)3 tan trong rượu, khơng tan trong H2SO4. Vì bị thủy phân (tạo
thành keo Fe(OH)3) nên dung dịch nước có màu nâu đỏ, nếu cho thêm H2SO4
phản ứng thủy phân bị đẩy lùi và dung dịch hầu như không màu. Khi đun sơi
dung dịch lỗng, muối bazơ sẽ kết tủa.
1.2.1.2. Tính chất hóa học
 Tính chất của muối: Phản ứng trao đổi
Fe2(SO4)3 + 6NaOH  2Fe(OH)3↓ +3Na2SO4
 Tính oxi hóa (thể hiện khi tác dụng với chất khử như Cu, Fe…)
Fe + Fe2(SO4)3  3FeSO4
Cu + Fe2(SO4)3  CuSO4 + 2FeSO4
 Tác dụng với các kim loại mạnh hơn.
Mg + Fe2(SO4)3  2FeSO4 + MgSO4
1.2.2. Ứng dụng của muối sắt (III) sunfat:
Fe2(SO4)3 có trong phèn sắt - amoni, tức muối kép sắt (III) amoni
sunfat (NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O (viết gọn là (NH4)Fe(SO4)2.12H2O) được
dùng để làm trong nước.
Nguyễn Thị Dung

9

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

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(SO4)3 + 6H2O
Lấy dung dịch 50g Fe(NO3)3.7H2O (tinh khiết) trong 50ml, cho thêm
65-70ml NH4OH trọng lượng riêng 0,91. Dùng nước nóng rửa gạn nhanh kết
tủa Fe(OH)3 đến khi loại sạch NO3- (thử với dung dịch diphenylamin 1%
trong H2SO4 nước rửa phải khơng có màu xanh).
Đổ kết tủa ướt Fe(OH)3 vào bát sứ, thêm 17g H2SO4 và đun nóng
trong 1-2 giờ, khuấy ln cho đến khi tan hoàn toàn. Lọc, thêm vào nước lọc
một giọt H2SO4, cô cho đến khi chất lỏng sánh như nước đường đặc, cho thêm
tinh thể mầm Fe2(SO4)3.7H2O và để kết tinh trong 1 ngày đêm. Tách tinh thể
ra, bỏ vào kính đồng hồ và sấy khơ ở 600C.
1.2.3.2. Thành phẩm hạng tkpt có thể điều chế theo phương pháp khác.
2FeSO4 + H2SO4 + 2HNO3  Fe2(SO4)3 + 2NO2 + 2H2O
Làm trong tủ hút:
Đun nóng đến 700C dung dịch 85g Fe2(SO4)3.7H2O trong 110ml nước
thêm dần 8ml H2SO4 và sau đó cho thêm 100ml HNO3 (tkpt, tlr 1,35) giữ
nhiệt độ ở 95 – 1000C. Dùng K3Fe(CN)6 để thử xem Fe2+ đã chuyển hoàn toàn
thành Fe3+ chưa.
Lọc dung dịch, cho thêm 4ml H2SO4 và cô cho đến khi tạo thành khối
nhão sền sệt ở t0 1200C. Để nguội đến 45- 500C tách tinh thể ra và sấy khô ở
nhiệt độ không quá 650C. Hiệu suất 80 -85%.

Nguyễn Thị Dung

10

K35C - Hóa

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.3. Polymaltose.
Tính chất và ứng dụng của polymaltose.
Theo dược điển Mỹ USP 24, polymaltose (hay còn gọi là
maltodextrin) là sản phẩm thủy phân và oxi hóa một phần tinh bột (sắn, ngơ,
khoai tây...) bằng phương pháp enzim hoặc axit hoặc hỗn hợp enzim và axit.
Polymaltose với công thức tổng quát là -[Cx(H2O)y]n- (trong đó y = x-1 ), có
cấu trúc polyme mạch thẳng. Polymaltose là hỗn hợp các polyme D-glucose
có cơng thức (C6H15O5)n với phân tử lượng dao động tương đối lớn.
Monome D-glucose (C6H15O5) đầu tiên liên kết với monome tiếp theo
ở vị trí α-(1,6), các monome D-glucose trong dãy liên kết với nhau ở các vị trí
α-(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 (III) với các
polymaltose mạch thẳng 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 dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thục phẩm
và dược phẩm.
Maltodextrin có DE từ 4-7 được sử dụng để tạo màng mỏng dễ tan để
bọc kẹo, làm chất độn tạo viên trong cơng nghiệp dược; sản phẩm có DE từ 912 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 khơng phải
đường, tá dược kết dính [1 ].

Nguyễn Thị Dung

11

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2: Cơng thức cấu tạo của polymaltose.

Hình 3: Polymaltose
Thuộc nhóm cacbohydrat, polymaltose có khả năng tạo phức với sắt.
Phức chất sắt polymaltose tan tốt trong nước và đã được sử dụng làm thuốc
chống thiếu máu cả ở dạng viên nén và dạng dung dịch. Thuốc sắt
polymaltose chống thiếu máu 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.
Một số thuốc chống thiếu máu mà thành phần chính là phức sắt polymaltose
có thể kể tên ở đây như Mighty-fer, Maltofer, Haem up, Ipec-plus, Ferofol,
Hemovit, Ferobin, EUROFER…

Nguyễn Thị Dung

12

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt
có thành phần 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 chi 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 chi tiết liều lượng, cơ chế tác dụng, q trình
hóa sinh trong cơ thể cũng như so sánh dược tính của IPC với các dược phẩm
truyền thống chống thiếu máu do thiếu sắt đã được thực hiện. Các nghiên cứu
hóa sinh và dược học trên người cho thấy khi sử dụng, IPC khơng 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 dược phẩm chứa sắt truyền thống qua đường tiêm truyền
Nguyễn Thị Dung

13

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

và qua dịch thể ở dạ dày và ruột. Mặt khác, nhân sắt trong IPC khơng bị oxy
hóa do khơng 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 loạn trong cơ thể như tai biến
trên tim mạch và quá trình hình thành các chất có thể 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. Ngồi ra, IPC khơng có
mùi khó chịu và khơng 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 tại, chỉ có Cơng ty Dược phẩm 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
tinh 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
để ổn định các hạt sắt oxi-hydroxit kích thước nano trong dung dịch 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 tài liệu đều khẳng định sắt trong IPC có mức oxi hóa (III)
và tồn tại ở trạng thái keo và không ion (polynuclear and non - ionic iron).
Nguyễn Thị Dung

14

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Keo sắt tập hợp ở trạng thái đa nhân và được bao bọc bên ngoài bởi các phân
tử polymaltose mạch thẳng. 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 (III) với các
nhóm OH- hoặc oxi của polymaltose mà tồn tại ở dạng keo hydroxit Fe(OH)3 .
Một số khác cho rằng đó là keo oxyhydroxide FeO(OH).nH2O hoặc
Fe2O3.nH2O. 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 mơi trường có chứa
các phân tử polyme như polymaltose.

Hình 5: Mơ 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
khơng ion này là một ưu điểm vượt trội của phức IPC so với các dung dịch
muối sắt vơ cơ khác cho mục đích bào chế thuốc chống thiếu máu.
1.4.3.2. Phổ hấp thụ electron.
Với phức bát diện của Fe(III) với oxy ở trạng thái spin cao trong phức hợp
IPC, người ta có thể dự đốn được một số dải hấp thụ đặc trưng. Do vậy, từ

phổ hấp thụ electron, có thể nhận biết nhân sắt trong phức hợp IPC tồn tại
dưới dạng sắt oxi-hydroxit, akaganeite FeOOH [7, 8, 9, 10].

Nguyễn Thị Dung

15

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.4.4. Phương pháp tổng 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 (III) phản ứng với
polymaltose/tinh bột trong môi trường kiềm (NaOH, KOH, Na 2CO3…) ở các
nhiệt độ khác nhau. Phức chất tạo thành tan tốt trong nước được trung hịa về
pH trung tính và tinh chế bằng phương pháp kết tinh với dung môi hữu cơ
thích hợp để thu được sản phẩm rắn hoặc bằng phương pháp điện thẩm 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 tia 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 hồn của cấu trúc tinh 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 phổ 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 thể 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 dựa vào hình
ảnh khác nhau của kích thước tinh thể trên phổ nhiễu xạ. Mạng tinh 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.

Nguyễn Thị Dung

16

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Một chùm electron đã được gia tốc, có năng lượng cao, đang chuyển
động nhanh, bị hãm đột ngột bằng một vật cản, một phần năng lượng của
chúng chuyển thành bức xạ sóng điện từ ( tia X) gọi là bức xạ hãm.
Khi một chùm tia X có bước sóng λ 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 đổi 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 thể thì
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 để 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 dụng phổ biến nhất là phương pháp bột
hay phương pháp Debye. Trong kỹ thuật này, mẫu được tạo thành bột với
mục đích có nhiều tinh 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.

Nguyễn Thị Dung

17

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột
Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với
các mẫu là đa tinh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác
định cấu trúc tinh thể, 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

xạ bậc 1 (n = 1).
Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc
nhiễu xạ (2θ). Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút
khác, người ta chiếu tia X tới dưới góc rất hẹp (để 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 tinh thể) và rất dễ 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:
nλ = 2d.sin θ
Trong đó:
- n: bậc nhiễu xạ, n có giá trị nguyên n = 1, 2, 3
- λ: chiều dài bước sóng tia X
- d: khoảng cách giữa hai mặt tinh thể

Nguyễn Thị Dung

18

K35C - Hóa