Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt -polymaltose (IPC) từ muối sắt Fe(NO3)3.9H2O

Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

Khóa Luận Tốt Nghiệp

TRUỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

LƯƠNG THỊ HUỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP VÀ
KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT
LIỆU PHỨC HỢP SẮT -POLYMALTOSE ( IPC)
TỪ MUỐI SẮT Fe(NO3)3.9H2O

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

HÀ NỘI – 2013

Lương Thị Hường

1

K35C – Hóa học


Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

Lương Thị Hường

Khóa Luận Tốt Nghiệp

2

K35C – Hóa học


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

LƯƠNG THỊ HUỜNG

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỔNG HỢP VÀ
KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT
LIỆU PHỨC HỢP SẮT -POLYMALTOSE ( IPC)
TỪ MUỐI SẮT Fe(NO3)3.9H2O

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

Người hướng dẫn khoa học:
TS. VŨ DUY HIỂN
HÀ NỘI – 2013



LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS.Vũ Duy Hiển, 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, ThS. Nguyễn Thị
Hạnh, 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

Lương Thị Hường



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ BIỂU BẢNG
Hình 1: Dụng cụ điều chế Fe(NO3)3................................................................17
Hình 2: Maltodextrin....................................................................................... 18
Hình 3 : Công thức cấu tạo của polymatose....................................................19
Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt.............................20
có thành phần chính là phức sắt polymaltose.................................................. 20
Hình 5: Máy đo nhiễu xạ tia X........................................................................22
Hình 6: Hình vẽ cấu tạo máy nhiễu xạ bột......................................................22
Hình 7: Sơ đồ nguyên lý của SEM..................................................................26
Hình 8: Giản đồ nhiễu xạ tia X của maltodextrin............................................29

Hình 9: Ảnh SEM của maltodextrin nguyên liệu (a), maltodextrin kết tinh
trong etanol (b)................................................................................................ 29
Hình 10: Giản đồ phân tích nhiệt của maltodextrin.........................................30
Hình 11: Sơ đồ tóm tắt quy trình tổng hợp phức IPC......................................31
Hình 12: Công thức cấu tạo và cấu trúc bát diện 3D của đại phân tử
FeOOH…........................................................................................................ 35
Hình 13: Phổ chuẩn FT-IR của sắt (III) hydroxit đa nhân...............................35
Hình 14: Phổ hồng ngoại FT-IR của phức IPC ở: pH = 8 (a),pH = 9 (b), pH =
10 (c), pH = 11 (d)...........................................................................................36
Hình 15: Giản đồ XRD (a) và phổ FT-IR của bột IPC tổng hợp ở 25oC.........37
Hình 16: Giản đồ XRD (a) và phổ FT-IR (b) của bột IPC tổng hợp ở 60oC ..
38 Hình 17: Giản đồ XRD(a) và FT-IR (b) của bột IPC tổng hợp ở nhiệt độ
70oC................................................................................................................. 39
Hình 18: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu IPC thu được ở nhiệt độ 25oC (a) và
60oC (b)........................................................................................................... 41
Hình 19: Phổ hồng ngoại FT-IR của phức IPC................................................42
Hình 20: Ảnh SEM của phức IPC phóng đại 1000 lần (a) và 80.000 lần (b). 43
Bảng 1: Tỷ trọng các dung dịch nước Fe(NO3)3............................................. 15
Bảng 2: Lượng tạp chất tối đa cho phép trong Fe(NO3)3.9H2O các hạng (%)
15 Bảng 3: pH và độ dẫn điện của dung dịch của IPC ở 25, 60 và 70oC........37
Bảng 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng tạo phức IPC...............................42



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.........................................................................10
1.1. Thiếu máu do thiếu sắt.......................................................................... 10
1.1.1. Vai trò của sắt đối với sự sống.........................................................10
1.1.2. Các hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt............12

1.2. Giới thiệu về phức sắt-polymaltose ...................................................... 13
1.2.1. Tính chất của phức sắt-polymaltose................................................ 13
1.2.2. Ứng dụng [2]...................................................................................13
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng IPC ................................................ 14
1.3.1. Trong nước...................................................................................... 14
1.3.2. Trên thế giới.................................................................................... 14
1.4. Muối sắt Fe(NO3)3.9H2O.......................................................................15
1.4.1.Tính chất của Fe(NO3)3.9H2O.......................................................... 15
1.4.2. Tính chất hóa học............................................................................ 16
1.4.3. Điều chế.......................................................................................... 16
1.4.4. Ứng dụng của Fe(NO3)3.9H2O........................................................ 18
1.5. Matodextrin (Polymaltose)....................................................................18
1.5.1. Tính chất của matodextrin...............................................................18
1.5.2. Ứng dụng của maltodextrin.............................................................19


1.6. Phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu....................................... 21
1.6.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [3,4]....................................... 21
1.6.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (FT-IR) [3,4]....................................24
1.6.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)........................................25
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM....................................................................27


2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị và chuẩn bị dung dịch................................ 27
2.1.1. Hóa chất...........................................................................................27
2.1.2. Dụng cụ........................................................................................... 27
2.1.3. Thiết bị............................................................................................ 27
2.2. Các đặc trưng của maltodextrin [2]....................................................... 28
2.3. Nghiên cứu quy trình tổng hợp phức IPC............................................. 30
2.3.1 Thực nghiệm tổng hợp phức IPC..................................................... 30

2.3.2. Tổng hợp phức IPC ở các pH khác nhau.........................................32
2.3.3. Tổng hợp phức IPC ở các nhiệt độ khác nhau.................................32
2.3.4. Chuẩn bị mẫu phân tích...................................................................33
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................... 34
3.1. Quy trình tổng hợp sắt-polymaltose......................................................34
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức IPC......................34
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC.............37
3.3.1. Độ dẫn điện và pH...........................................................................37
3.3.2. Thành phần pha............................................................................... 37
3.4. Tổng hợp IPC từ FeCl3 [2]....................................................................40
3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tạo phức IPC......................40
ở nhiệt độ 25oC (a) và 60oC (b)....................................................................... 41
3.4.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM)...................................................... 43
KẾT LUẬN....................................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................46



MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, hóa học là một ngành không thể thiếu trong cuộc sống của
nhân loại. Hóa học được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, y
tế, sinh học….Chính nhờ sự phát triển mạnh mẽ đó, người ta đã phát hiện ra
ngày càng nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ có khả năng ứng dụng rộng rãi
trong cuộc sống, đặc biệt là trong xét nghiệm, điều trị y học, cũng như chế tạo
các vật liệu sinh học.
Trong các hợp chất vô cơ có mặt trên cơ thể con người, thì sắt và các
hợp chất của sắt đóng vai trò rất quan trọng. Bình thường, lượng sắt trong cơ
thể được duy trì ở nồng độ không đổi bằng cách cân bằng lượng sắt hấp thụ
vào cơ thể từ thức ăn với lượng sắt bị đào thải ra ngoài. Nhu cầu dinh dưỡng

của trẻ em từ 1 tới 3 tuổi là 6-7mg, và tăng lên ở độ tuổi dậy thì, đặc biệt là
các em gái, phụ nữ trong thời kì kinh nguyệt, mang thai và cho con bú. Một
chế độ dinh dưỡng thiếu sắt sẽ đẫn đến thiếu máu, khiến cơ thể mệt mỏi, giảm
khả năng lao động, suy giảm khả năng phát triển thể chất và tư duy. Với phụ
nữ mang thai, thiếu máu gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của bào
thai cũng như người mẹ, có thể dẫn đến sảy thai, đẻ non hoặc thậm chí tử
vong. Việc bổ sung sắt cho phụ nữ trong giai đoạn mang thai, sinh nở, cho
con bú và hiện tượng mất máu hàng tháng là hết sức quan trọng. 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 [5]. Tuy nhiên, theo đánh giá
của WHO năm 1989 có xấp xỉ trên hai tỉ người bị thiếu máu do sắt, năm 2002
có đến 58% phụ nữ mang thai ở các nước đang phát triển mắc chứng bệnh
này. Theo thống kê của bộ y tế thì tình hình bệnh thiếu máu do thiếu sắt ở
Việt Nam cũng tương tự như vậy và chỉ có 20% phụ nữ mang thai được uống
viên sắt. Điều đó cho thấy nhu cầu được bổ sung sắt ở nước ta cũng như toàn
thế giới rất lớn mà nguồn cung cấp còn hạn chế.



Nhiều loại thuốc cung cấp điều trị thiếu máu đã được sản xuất trên thế
giới bao gồm cả sắt vô cơ và sắt hữu cơ với sắt hóa trị (II) và (III). Trong đó
phải kể đến loại thuốc sản xuất từ sắt (III) . Tuy nhiên các ion sắt đưa vào cơ
thể các ion sắt sinh ra từ các muối sắt có thể thâm nhập vào hệ thống tuần
hoàn và gây ngộ độc sắt. Nhược điểm này được khắc phục bằng cách ổn định
các nhân nano sắt oxi – hydroxit FeOOH không ion bằng các tác nhân tạo
phức tan trong nước. Cacbohydrat được xem là thích hợp tạo ra phức sắt tan
trong nước đáp ứng các yêu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dễ kết hợp với
máu và 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 đẳng
trương và có độ nhớt thấp [1].

Một số nghiên cứu đã khẳng định hiệu quả của phức sắt với
maltodextrin (IPC) trong việc điều trị và phòng bệnh thiếu máu do thiếu sắt.
Ở Việt Nam, những nghiên cứu về hợp phức IPC còn chứa 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 cho trẻ em, người già, phụ
nữ nói chung, phụ nữ mang thai nói riêng là rất lớn. Hiện tại, chỉ có một vài
công ty bào chế và đưa ra thị trường sản phẩm chứa IPC nhưng nguồn nguyên
liệu nhập khẩu (ví dụ: Công ty Dược phẩm 2-9 ở thành phố Hồ Chí Minh).
Từ năm 2009 tới nay, Phòng Vô cơ, Viện hóa học đã thực hiện đề tài “Nghiên
cứu tổng hợp phức hợp sắt polymaltose (IPC) định hướng dùng làm thực
phẩm chức năng và nguyên liệu bào chế chất chống thiếu máu”. Việc nghiên
cứu tổng hợp IPC từ Fe(NO3)3.9H2O và polymaltose đang được triển khai.
Trên cơ sở kết quả đạt được, với mục tiêu tạo ra sản phẩm IPC có tính ứng
dụng cao từ nguồn nguyên liệu polymaltose sản xuất trong nước, tôi chọn đề
tài: “Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật
liệu phức hợp sắt-polymatose (IPC) từ muối sắt Fe(NO3)3.9H2O”.



2. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Theo các tài liệu nước ngoài đã công bố, hợp phức IPC đang được
nghiên cứu tổng hợp từ muối sắt và maltodextrin bằng các phương pháp khác
nhau. Đối với phương pháp kết tủa hóa học có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến
chất lượng của phức IPC như: nhiệt độ, thời gian và môi trường pH của phản
ứng, tốc độ khấy, tốc độ thêm chất phản ứng, nồng độ chất tham gia phản
ứng…. Trong các yếu tố này thì nhiệt độ phản ứng và pH của phản ứng có
ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng của IPC bột.
Trong thời gian khuôn khổ của một luận văn tốt nghiệp cùng với thời
gian có hạn, chúng tôi lựa chọn mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu như sau:
- Tổng hợp IPC bột từ muối Fe(NO3)3.9H2O và maltodextrin.

- Xác định thành phần và nồng độ chất phản ứng để tạo thành phức IPC tới tỉ lệ
nhân ß- FeOOH trên vỏ maltodextrin thích hợp.
- Xác định ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thành và chất lượng phức
IPC.
- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ 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 làm thực phẩm chức
năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu ứng dụng trong y sinh
học nói chung và trong dược học nói riêng. Đặc biệt, đã nghiên cứu tổng hợp
được loại vật liệu y sinh có tính ứng dụng cao từ nguồn gốc muối
Fe(NO3)3.9H2O và maltodextrin.



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Thiếu máu do thiếu sắt
1.1.1. Vai trò của sắt đối với sự sống
Sắt có vai trò cần thiết đối 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 nói chung là độc lập với các tế bào. Nói
rằng sắt tự do không có nghĩa là nó tự do di chuyển trong các chất lỏng trong
cơ thể. Sắt liên kết chặt chẽ với mọi phân tử sinh học vì thế nó sẽ gắn với các
màng tế bào, axít nucleic, protein v.v…
Phần rất lớn chất sắt trong cơ thể được phân tán trong đường máu, đặc
biệt ở sắc tố Hemoglobin của hồng cầu erthyrocytes hay còn gọi là hồng
huyết cầu, chiếm khoảng 70% tổng số chất sắt của cơ thể. Ngoài ra khoảng 35% chất sắt phân tán ở loại hemoglobin khác ở bắp thịt gọi là myoglobin. Sắt
trong các Hemoglobin (Hb) và Myoglobin có thể gắn với oxy phân tử rồi
chuyển chúng vào trong máu và dự trữ ở trong cơ.
Hemoglobin có trong tế bào hồng cầu và làm hồng cầu có màu đỏ,

đóng vai trò quan trọng trong sự hô hấp, chuyển đổi khí oxy và cacbonic nhờ
tác động biến đổi của những nguyên tử sắt trong cấu tạo. Hemoglobin (Hb) là
1 protein màu, phức tạp thuộc nhóm chromoproteid màu đỏ, có nhóm ngoại là
hem. Hb là thành phần chủ yếu của hồng cầu, chiếm 28% và tương ứng với
14,6g trong 100 ml máu. Trọng lượng phân tử của Hb là 64.458.
Hb gồm 2 phần: hem và globin. Mỗi phân tử Hb có 4 hem và 1 globin.
Nó được tạo thành từ 4 dưới đơn vị. Mỗi dưới đơn vị là 1 hem kết hợp với
globin.
Myoglobin chỉ có ở cơ vân, có tác dụng như là nơi dự trữ oxy, chúng
kết hợp với các chất dinh dưỡng để giải phóng năng lượng cho hoạt động cơ
bắp. Myoglobin được xem như là Hemoglobin [16].



Dạng tồn tại của Fe trong hemoglobin

Dạng tồn tại của Fe trong Myoglobin



Khoảng 5-10% tổng số chất sắt trong cơ thể được tìm thấy trong những
cấu chất liên quan tới hoạt động hô hấp như các enzim trực tiếp hay gián tiếp
tác dụng trong các phản ứng hô hấp và sự sống của động vật. Như là enzim
cytochrome oxidase hay chất cytochrome liên hệ trong các phản ứng phóng
thích năng lượng từ chất đường bột, axit béo xảy ra trong cơ thể
mitochondrion trong tế bào chất [9]
1.1.2. Các hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt
1.1.2.1. uốc Nycoplus Ferro-Retart (thuốc chứa hợp chất FeSO4) [14]
- Dạng viên nén 100g
- Thành phần tá dược: Ferro. sulf. aeqv. Fe2+ 100 mg, lactos. 43 mg.

Fargestoff: Jernoksid (E 172), titandioksid (E 171). Filmdrasjert.
- Ưu điểm: chữa bệnh thiếu sắt, thiếu máu thiếu sắt
- Nhược điểm:
+ Khả năng dung nạp thuốc:
Liều lượng vừa đủ là 400 mg Fe 2 + (tương đương với 4 viên Nycoplus
Ferro-Retard). Liều gây chết tối thiểu ở trẻ em là 650 mg Fe 2 +(tương đương
với máy tính bảng 6-7 khoảng Nycoplus Ferro-Retard.)
+Tác dụng phụ:
Tác dụng phụ thông thường bao gồm kích ứng tiêu hóa và đau dạ dày
với buồn nôn và nôn. Những tác dụng phụ thường liên quan đến lượng sắt ăn vào. Táo
1.1.2.2. Thuốc Ferrovit [15]

Thuốc Ferrovit bổ sung sắt và acid folic hữu hiệu
Sắt (II) fumarate, còn được gọi là fumarate sắt, là sắt (II) muối của axit
fumaric, xuất hiện như một màu đỏ - cam bột, được sử dụng để bổ sung lượng


sắt. Nó có công thức hóa học C2H2FeO4. Tinh khiết fumarate sắt có hàm lượng
sắt trong 32,87%, do đó một viên 300 mg sắt fumarate sẽ chứa 98,6 mg sắt.


- Ưu điểm:
+ Chứa các thành phần cần thiết cho quá trình tạo máu giúp phòng
ngừa và điều trị thiếu máu thiếu sắt hiệu quả
+ Cung cấp axit folic giúp phòng ngừa dị tật ống thần kinh ở thai nhi
+ Cung cấp lượng sắt cần thiết thích hợp cho mọi đối tượng: phụ nữ độ
tuổi sinh sản, phụ nữ trước thụ thai, phụ nữ mang thai và thiếu nữ tuổi dậy thì
- Nhược điểm:
+ Khả năng dung nạp thuốc
Sự hấp thụ sắt bị ức chế bởi magie trisilicate, các thuốc kháng acid và

các loại thức ăn như trứng và sữa. Do vậy nên bổ sung sắt trước 1 hoặc 2 giờ
sau khi sử dụng các thức ăn như trứng, sữa, trà, cà phê, lúa mỳ, ngũ cốc,
thuốc kháng acid hoặc các chế phẩm bổ sung canxi.
+ Tác dụng phụ
Có thể gặp các rối loạn tiêu hóa như buồn nôn, táo bón, tiêu chảy, đau
bụng, đau dạ dày, đau quặn bụng…. Dùng các chế phẩm bổ sung sắt có thể
làm phân có màu đen.
1.2. Giới thiệu về phức sắt-polymaltose
1.2.1. Tính chất của phức sắt-polymaltose
- Phức IPC dạng bột vô định hình, màu nâu đỏ đến đen, không mùi, tan