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

Trờng 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 trng
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
Ngời hớng dẫn
khoa học Th.S
Nguyễn thị hạnh

Nguyn Th Dung

Hà Nội - 2013

K35C - Húa


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 Thị 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
thể 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

Nguyễn Thị Dung

K35C - Hóa


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Nguyễn Thị Dung

Khóa luận tốt nghiệp

K35C - Hóa


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



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



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

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



DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1: Dạng tồn tại của sắt trong hemoglobin.................................................5
Hình 2: Công 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: Mô 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 hòa 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)



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 vô 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 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, 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


Nguyễn Thị Dung

2

K35C - Hóa


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 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, Phòng Hóa Vô 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, tôi 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 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 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.



- 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.



CHƯƠNG 1: TỔNG 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 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 chuyên chở dưỡng khí đi nuôi 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 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



sắt trong cấu tạo. Hemoglobin trong máu vận chuyển oxy từ các cơ quan hô
hấp (phổi 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 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 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 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 hô hấp, sắt đóng vai trò vận chuyển điện tích.
Sắt còn giúp chuyển hóa beta- carotene thành sinh tố A, tạo ra
chất collagene để liên kết các tế bào với nhau.



Ngoài 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 trò 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 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 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 quá 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 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