Eisengluconat (299-29-6) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Eisengluconat
Eisen(II)-Gluconat, geliefert als trockenes Feststoffpulver, wird häufig als Eisenquelle für Lebensmittelanreicherung, Nahrungsergänzungsmittel und orale pharmazeutische Formulierungen verwendet.
| CAS-Nummer | 299-29-6 |
| Familie | Eisen(II)-Gluconate |
| Übliche Form | Pulver oder Granulate |
| Gängige Qualitätstufen | EP, Food Grade, USP |
Eisengluconat ist ein organisches Eisen(II)-Salz, das durch Koordination eines zweiwertigen Eisen-Kations mit zwei Gluconat-Anionen (D-Gluconat, abgeleitet von Glukose) gebildet wird. Strukturell wird es am besten als iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoat) beschrieben: ein Metall‑zu‑Ligand-Komplex im Verhältnis 1:2, bei dem jedes Gluconat Sauerstoffanion-Donoratome zur Chelatierung von Fe(II) bereitstellt. Die Verbindung liegt als kovalent diskrete Einheit aus drei kovalent gebundenen Teilen (zwei Gluconat-Einheiten und ein Fe2+) vor und ist stereochemisch definiert (acht definierte stereochemische Zentren). Die Koordinationsumgebung sowie mehrere Hydroxyl- und Carboxylatgruppen führen zu einer sehr hohen polaren Oberfläche und einer umfangreichen Wasserstoffbrückenbildung im Feststoff und in Lösung.
Elektronisch befindet sich das Eisenzentrum in der Oxidationsstufe +2, wobei die Liganden überwiegend als Carboxylat-/Alkoxid-Donorstellen vorliegen; die insgesamt neutrale Einheit (formale Ladung 0) spiegelt den internen Ladungsausgleich zwischen Fe(II) und zwei einfach deprotonierten Gluconat-Anionen wider. Da Fe(II) anfällig für aerobe Oxidation zu Fe(III) ist, begünstigen Lösungen bei neutralem bis alkalischem pH-Wert die Umwandlung in ferrische Spezies; diese Redox-Labilität beeinflusst stark Farbe, Stabilität und Ausfällungsverhalten. Die hohe topologische polare Oberfläche, zahlreiche Wasserstoffbrücken-Donor- und Akzeptorstellen sowie das Fehlen lipophiler Motive führen zu einem hoch wasserlöslichen, hydrophilen Salz mit vernachlässigbarer intrinsischer Lipophilie im Vergleich zu neutralen organischen Kleinmolekülen.
Eisengluconat wird industriell und pharmazeutisch weit verbreitet als orale Quelle bioverfügbaren Eisens (hematinisch) sowie als Lebensmittelzusatzstoff/Farbstoff verwendet (z. B. in spezifischen Anwendungen wie der Farbgebung reifer Oliven). Es wird zur diätetischen Supplementierung, Tierfutteranreicherung und in oralen Arzneimitteln formuliert, wo eine Bioverfügbarkeit von Fe(II) und gute Verträglichkeit gefordert sind. Übliche kommerzielle Qualitätstufen für diese Substanz umfassen: EP, Food Grade, USP.
Grundlegende Physikalische Eigenschaften
Das trockene Material wird als blass grünlich-gelbes bis gelblich-graues Pulver oder Granulat beschrieben und kann einen schwachen Geruch nach verbranntem Zucker oder Karamell aufweisen. Der Feststoff liegt unter Umgebungsbedingungen als trockenes Pulver vor und wird typischerweise so in Herstellungs- und Formulierungsprozessen gehandhabt.
Die visuelle Farbe wässriger Lösungen ist pH-abhängig: hellgelb bei \(\mathrm{pH}\) 2, braun bei \(\mathrm{pH}\) 4,5 und grün bei \(\mathrm{pH}\) 7. Die beobachtete Farbänderung reflektiert eine pH-abhängige Speziation und teilweise Oxidation von Fe(II) zu Fe(III).
Löslichkeit und Hydratation
- Löslichkeit: „Löslich bei leichter Erwärmung in Wasser. Praktisch unlöslich in Ethanol.“ Ein spezifischer experimenteller Löslichkeitsvermerk lautet: „1 Gramm löst sich in etwa 10 ml Wasser bei leichter Erwärmung und in 1,3 ml Wasser bei \(100\,^\circ\mathrm{C}\). Es bilden sich übersättigte Lösungen, die für eine gewisse Zeit stabil sind.“
- Löslich in Glycerin; Glycerin verzögert auch die Oxidation des Eisen(II)-Ions in Lösung.
- Die Löslichkeit wird durch Zugabe von Zitronensäure oder Citrationen erhöht; umgekehrt können in neutralen Lösungen lösliche Carbonate, Phosphate und Oxalate Ausfällungen verursachen (übliches Verhalten für Eisen(II)-Salze, die schwerlösliche Sekundärphasen bilden).
- Hydrationszustand: Häufig vorkommende Form ist das Dihydrat; die Dihydrat-Form beeinflusst Schmelz-/Zersetzungsverhalten und Löslichkeit.
Thermische Stabilität und Zersetzung
- Schmelzpunkt/Zersetzung: „Der Schmelzpunkt von D-Gluconsäure-Eisen(II)-Salz-Dihydrat (98 %) liegt bei 188 \(\,^\circ\mathrm{C}\), es zersetzt sich.“ Die thermische Zersetzung des Salzes erzeugt stechenden Rauch und reizende Dämpfe; Verbrennungs-/Zersetzungsprodukte sind potenziell korrosiv und reizend.
- Die wässrige Stabilität ist stark pH-abhängig: annähernd neutrale Lösungen unterliegen schneller Oxidation von Fe(II) zu Fe(III); die Stabilität wird durch Pufferung auf \(\mathrm{pH}\) 3,5–4,5 (Citrate-Puffer empfohlen) und durch Zusatz von Antioxidantien oder Stabilisatoren (z. B. Glukose, Glycerin) verbessert.
Chemische Eigenschaften
Eisengluconat verhält sich als Koordinationschelat von Fe(II) mit zwei Gluconat-Liganden; seine chemischen Eigenschaften werden bestimmt durch Metall-Ligand-Koordination, Redox-Chemie des Eisens und umfangreiche Wasserstoffbrückenbildung durch mehrere Hydroxylgruppen.
Komplexbildung und Koordination
- IUPAC-/Strukturbezeichnung: „iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoate)“. Die Gluconat-Liganden koordinieren über Sauerstoffanion-Donoratome (Carboxylat und benachbarte Sauerstoffatome) und bilden einen chelatisierten Fe(II)-Zentrum.
- Die Verbindung ist effektiv ein bidentater Chelat pro Gluconat (häufig bezeichnet als O1,O2 Koordinationsmodus), was zu einem neutralen Metallsalz mit internem Ladungsausgleich führt.
- Die Chelatierung stabilisiert den Fe(II)-Oxidationszustand in gewissem Maße in sauren, geschützten Medien; Fe(II) bleibt jedoch anfällig für aerobe Oxidation, insbesondere bei höherem \(\mathrm{pH}\).
Reaktivität und Stabilität
- Oxidation: Das Eisen(II)-Ion oxidiert langsam zu Eisen(III) bei Luftkontakt und ist lichtempfindlich; die Oxidation wird durch saure Pufferung verzögert (optimale Stabilität bei \(\mathrm{pH}\) 3,5–4,5) und durch Coformulierungen wie Glukose oder Glycerin.
- Farbindikatoren/Wechselwirkungen: Ascorbinsäure- und Glycin-ähnliche Zusätze können Farbe und Stabilität beeinflussen; Ascorbinsäure und Glycin bewirken Farbveränderung (Verdunkelung) und erhöhte Stabilität in einigen Formulierungen. Wechselwirkungen mit Pyridoxin können eine Grünfärbung hervorrufen.
- Ausfällungen: In neutralen oder alkalischen Medien kann es zur Bildung unlöslicher Eisencarbonate, Phosphate oder Oxalate kommen, was zu einem Verlust an löslichem Eisen führt; viele organische Hydroxycarbonsäuren (Zucker, Glycerin) hemmen die Ausfällung.
- Chemische Inkompatibilitäten und Wechselwirkungen: Gleichzeitige Einnahme oder Koadministration bestimmter Arzneimittel und Mineralien kann Absorption oder pharmakodynamische Effekte beeinflussen (Beispiele umfassen verminderte Resorption bestimmter Wirkstoffe oder veränderte Metallaufnahme, beschrieben in klinischen Interaktionsstudien).
Molekulare Parameter
- Molekularformel: C12H22FeO14
- Molekulargewicht: \(446.14\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse / Monoisotopische Masse: \(446.035891\)
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): \(283\)
- Anzahl schwerer Atome: \(27\)
- Komplexität: \(165\)
- Formale Ladung: \(0\)
- Anzahl der Wasserstoffbrücken-Donoren: \(10\)
- Anzahl der Wasserstoffbrücken-Akzeptoren: \(14\)
- Anzahl der drehbaren Bindungen: \(8\)
- Anzahl definierter stereochemischer Zentren: \(8\)
- Anzahl kovalent gebundener Einheiten: \(3\)
Diese berechneten Deskriptoren spiegeln eine große, hochpolare Koordinationsstruktur mit umfangreichem Potential zur Wasserstoffbrückenbindung und begrenzter Lipophilie wider.
LogP und Ionisationszustand
- Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft ist im aktuellen Datenkontext für logP verfügbar.
- Ionisierung/Spezies: Das feste Material besteht aus einer neutralen Verbindung aus einem Fe(II)-Ion und zwei deprotonierten Gluconatanionen (netto neutral). In wässriger Lösung bleiben die Carboxylatgruppen unter physiologischem pH deprotoniert, und das Eisen-Zentrum verbleibt als Fe(II), sofern keine Oxidation erfolgt; pH-abhängige Redox- und Komplexgleichgewichte steuern die Speziesverteilung und Löslichkeit.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 299-29-6
- Europäische Gemeinschaft (EG) Nummer: 206-076-3
- UNII: 781E2AXH0K
- DrugBank ID: DB14488
- NCI Thesaurus Code: C29048
- InChI: InChI=1S/2C6H12O7.Fe/c27-1-2(8)3(9)4(10)5(11)6(12)13;/h22-5,7-11H,1H2,(H,12,13);/q;;+2/p-2/t2*2-,3-,4+,5-;/m11./s1
- InChIKey: VRIVJOXICYMTAG-IYEMJOQQSA-L
- SMILES: C(C@HO)O.C(C@HO)O.[Fe+2]
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Ausgewählte Synonyme und vom Einreicher angegebene Bezeichnungen (wie für diesen Stoff verzeichnet) umfassen: - FERROSER GLUCONAT - Eisen(II)-Gluconat - Ferroglyconicum - Glucoferron - Eisen-Gluconat - Eisensalz der Gluconsäure - Eisen(2+)-Gluconat (1:2) - D-Gluconsäure, Eisen(2+) Salz (2:1) - Eisendigluconat - Eisen, bis(D-gluconato-O1,O2)- - Anhydres ferroses Gluconat - Eisen(2+) Gluconat, anhydrat - Zugeordnete veraltete Identifikatoren und alternative CAS-Nummern sind historisch dokumentiert, jedoch gilt die oben genannte primäre CAS-Nummer.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Ferroses Gluconat wird eingesetzt, wenn eine lösliche, vergleichsweise gut verträgliche Quelle von Eisen(II) erforderlich ist und wo die Chelatbildung durch einen kohlenhydrat-abgeleiteten Liganden die gastrointestinalen Irritationen im Vergleich zu einigen anorganischen Salzen minimiert.
Verwendung als Salzform oder Hilfsstoff
- Pharmazeutisch: Eingesetzt als orales Hämatinikum zur Prävention und Behandlung von Eisenmangelanämie; formuliert in Sirupen, Elixieren, Tabletten und Kapseln. Typische pharmazeutische Formulierungen umfassen Darreichungsformen, die elementares Eisen im durch Produktbeispiele illustrierten Bereich liefern (z. B. Kapseln mit 435 mg entsprechend 50 mg elementarem Eisen; Elixier 300 mg entsprechend 37,5 mg elementarem Eisen; Tabletten 320 mg entsprechend 40 mg elementarem Eisen).
- Lebensmittelindustrie: Verwendet als Farbstoff und Nährstoffzusatz (zum Beispiel gibt es spezifische Zulassungen für die Verwendung bei der Behandlung von reifen Olivenfarbstoffen sowie als Nährstoffzusatz in Lebensmitteln); außerdem eingesetzt als Zusatzstoff zur Anreicherung von Lebensmitteln und Tierfutter.
- Futtermittel und Anreicherung: Verwendet als Spurenelement-Anreicherungsmittel in Tierfuttermitteln und bei der Lebensmittelanreicherung, wobei Bioverfügbarkeit und organoleptische Verträglichkeit wichtig sind.
- Typische Herstellungsverfahren: Herstellung durch Metathese- oder Salztauschreaktionen (z. B. aus Bariumsulfat oder Calciumgluconat und Eisensulfat) oder durch Reaktion von Eisen(II)-carbonat mit Gluconsäure in wässriger Lösung.
Übliche kommerzielle Qualitätsgrade für diesen Stoff umfassen: EP, Food Grade, USP.
Repräsentative Anwendungsfälle
- Orale Eisenpräparate und Sirupe, formuliert für den menschlichen und veterinärmedizinischen Gebrauch, bei denen Fe(II)-Bioverfügbarkeit und verminderte gastrointestinale Irritation erwünscht sind.
- Anwendungen als Lebensmittelzusatzstoff als Farbstoff/Nährstoffzusatz (die Verwendung ist in regulatorischen Rahmenwerken auf bestimmte Lebensmittelanwendungen beschränkt).
- Anreicherung von Grundnahrungsmitteln und Tierfutter, bei denen Stabilisierungskonzepte für Eisen (z. B. Coformulierung mit Ascorbinsäure oder stabilisierenden Hilfsstoffen) angewandt werden, um Löslichkeit und Bioverfügbarkeit zu gewährleisten.
Falls eine kurze, produktspezifische Anwendungseinschätzung für Beschaffung oder Spezifikationsentwicklung erforderlich ist, sollte die Auswahl auf Basis der oben beschriebenen Funktionseigenschaften (Löslichkeit, Stabilität, Gehalt an elementarem Eisen und Formulierungsverträglichkeit) erfolgen.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Handhabung und Gefährdungsaspekte werden von der Tatsache geprägt, dass dieser Stoff bioverfügbares Eisen liefert und ein redox-aktives Metallzentrum enthält; berufliche Expositionen werden wie bei löslichen Eisensalzen gehandhabt.
Toxikologische Aspekte
- Akute Toxizität: gemeldete Toxizitätswerte bei Nicht-Menschen umfassen LD50 (Ratte, oral) 2237 mg/kg; LD50 (Maus, oral) 3700 mg/kg; LD50 (Maus, iv) 114 mg/kg; LD50 (Maus, ip) 160 mg/kg.
- Regulatorische Gefahrenhinweise: In einigen Meldungen wird der Stoff mit dem Gefahrenhinweis H302 (Gesundheitsschädlich bei Verschlucken) und dem Signalwort „Warnung“ klassifiziert. Die berichteten Einstufungen können je nach Formulierung, Verunreinigungsprofil und Konzentration variieren.
- Klinisches/toxikologisches Management: Bei Verdacht auf Überdosierung umfasst die Anleitung Atemwegs- und Kreislaufunterstützung, Magenlavage bei erheblicher Einnahme oder bildgebendem Nachweis von Tabletten sowie die Gabe von Chelatbildnern wie Deferoxamin bei schwerer Vergiftung (deutlich erhöhter Serum-Eisenwert, Schock, schwere Azidose). Die orale Aufnahme von über 20 mg/kg elementarem Eisen führt typischerweise zu aggressiverer Entgiftung und klinischer Überwachung.
- Interaktionen: Die orale Eisenaufnahme und systemische Interaktionen treten mit mehreren Wirkstoffen auf – z. B. verminderte Zinkaufnahme bei gleichzeitiger Einnahme hoher Eisendosen; Wechselwirkungen mit Methyldopa und Salicylaten wurden klinisch und experimentell beobachtet. Ascorbinsäure (Vitamin C) kann die Eisenaufnahme bei gleichzeitiger Gabe verbessern.
- Risikogruppen: Personen mit Eisenstoffwechselstörungen (z. B. Hämochromatose oder verwandte Erkrankungen mit gestörter Eisenregulation) haben ein erhöhtes Risiko bei übermäßigem Eiseneinfluss; versehentliche Einnahme von Eisenpräparaten durch Kinder stellt eine anerkannte Gefahr dar.
Lager- und Handhabungsrichtlinien
- Lagerung: Kühl, trocken und gut belüftet lagern, fern von Oxidationsmitteln und starken Basen; Schutz vor Licht- und Luftkontakt zur Reduktion der Oxidation von Fe(II) zu Fe(III). Hydratierte Formen und Schüttgüter in dicht verschlossenen Behältern aufbewahren, um Feuchtigkeitsaufnahme und Oxidation zu minimieren.
- Formulierungs-/Verarbeitungskontrollen: Verwendung von sauren oder Citratz puffern (bevorzugter pH-Bereich 3,5–4,5) und Stabilisatoren (z. B. Glucose, Glycerin) in wässrigen Formulierungen zur Verzögerung der Oxidation; Vermeidung von Koformulierung mit inkompatiblen Anionen, die Eisen ausfällen (Carbonat, Phosphat, Oxalat), außer bei Anwendung von Chelat- und Stabilisierungskonzepten.
- Berufshygiene: Staubexposition kontrollieren (Absaugung, Staubsammlung) und geeignete persönliche Schutzausrüstung (Handschuhe, Augenschutz) verwenden; etablierte Arbeitsplatzgrenzwerte für lösliche Eisensalze liegen in vielen Rechtsgebieten bei 1 mg/m³ (8-Stunden-TWA) – Monitoring und Schutzmaßnahmen entsprechend umsetzen.
- Verpackung: Kindersichere und manipulationsgeschützte Behälter für oralen Gebrauch verwenden; pharmazeutische Verpackungshygiene für Arzneimittel einhalten.
- Notfallmaßnahmen: Bei Verschüttung Staubentwicklung vermeiden, Material zur Rückgewinnung oder Entsorgung gemäß lokalen Vorschriften sammeln und Freisetzung in die Umwelt verhindern.
Für detaillierte Angaben zu Gefahren, Transport und regulatorischen Anforderungen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und die jeweils geltende örtliche Gesetzgebung konsultieren.
