グルコン酸第二鉄 (299-29-6) の物理的および化学的性質
グルコン酸第二鉄
固体乾燥物として供給される鉄(II)グルコン酸塩であり、食品の強化、栄養補助食品および経口医薬品製剤の鉄源として一般的に使用されます。
| CAS 番号 | 299-29-6 |
| ファミリー | 鉄(II)グルコン酸塩類 |
| 一般的な形態 | 粉末または顆粒 |
| 一般的な等級 | EP、Food Grade、USP |
グルコン酸第二鉄は、二価鉄イオンが2つのグルコン酸陰イオン（グルコース由来のD-グルコン酸）と配位結合した有機鉄(II)塩です。構造的には、鉄(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-ペンタヒドロキシヘキサノエート)：1:2の金属対配位子複合体であり、各グルコン酸はFe(II)をキレートする酸素陰イオンドナー原子を提供します。この化合物は、2つのグルコン酸基と1つのFe2+からなる3単位の共有結合性離散体として存在し、立体配置が定義されています（8つの立体原子中心が明確に定義）。配位環境と複数のヒドロキシル/カルボキシラート基により、固体状態および溶液中で非常に高い極性表面積と広範な水素結合能が生じます。
電子的には、鉄中心は+2酸化状態にあり、配位子は主にカルボキシラート/アルコキシド型ドナー部位として存在します。全体として中性（形式上の電荷0）はFe(II)と二つの一価の脱プロトン化グルコン酸陰イオン間の内部電荷バランスを反映しています。Fe(II)は空気酸化でFe(III)に容易に変わるため、溶液および中性からアルカリ性pH条件はフェリック種への変換を促進します。この酸化還元の不安定性は、色調、安定性、および沈殿挙動に大きく影響します。高いトポロジカル極性表面積、多数の水素結合ドナー/アクセプター、疎水性部位の欠如により、中性有機低分子に比べて本質的な脂溶性がほとんどない高い水溶性かつ親水性の塩となります。
グルコン酸第二鉄は、工業的および医薬品的に、バイオアベイラビリティの高い鉄の経口供給源（造血剤）及び食品添加剤/着色剤（例：熟オリーブ色調整など特定用途）として広く使用されています。栄養補助、動物飼料の強化および経口医薬品製品に配合され、Fe(II)の生物学的利用能および忍容性が求められます。報告されている一般的な商業等級は、EP、Food Grade、USPです。
基本的な物理的性質
乾燥物は淡い緑黄色から黄灰色の粉末または顆粒であり、焦げた砂糖やカラメルを思わせるわずかな臭気を示すことがあります。固体は常温環境下で乾燥粉末であり、製造および配合作業では通常この形態で取り扱われます。
水溶液の見かけの色はpHに依存し、pH 2では淡黄色、pH 4.5では褐色、pH 7では緑色です。この色変化はpH依存の種の変化およびFe(II)の部分的酸化に起因します。
溶解度および水和
- 溶解度：「水中では軽い加熱で可溶。エタノール中にはほとんど溶けない。」実験的な溶解度に関する注記としては、「1gが約10mlの水（水の軽い加熱時）および100℃では1.3mlの水に溶解する。過飽和溶液を形成し、一時的に安定である。」とされています。
- グリセリンに可溶で、グリセリンは溶液中の鉄(II)の酸化を遅延させます。
- クエン酸またはクエン酸イオンの添加により溶解度は増加します。逆に、中性溶液中では可溶性炭酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩が沈殿を生じることがあり（鉄(II)塩が難溶性の二次的相を形成する典型的振る舞い）、注意が必要です。
- 水和状態：一般的に二水和物の形態で存在し、この二水和物は融点／分解挙動および溶解性に影響を与えます。
熱安定性および分解
- 融解・分解：「D-グルコン酸の鉄(II)塩二水和物（98%）の融点は188 \(\,^\circ\mathrm{C}\)で、分解を伴います。」塩の熱分解では刺激のある煙および刺激性の蒸気を発生し、燃焼/分解生成物は腐食性および刺激性の可能性があります。
- 水溶液の安定性はpHに強く依存し、おおよそ中性の溶液ではFe(II)が迅速にFe(III)に酸化されます。pH 3.5–4.5（クエン酸緩衝液推奨）に保持すると安定性は向上し、抗酸化剤や安定化剤（例：グルコース、グリセリン）の添加も安定性を高めます。
化学的性質
グルコン酸第二鉄は、2つのグルコン酸配位子を持つFe(II)の配位錯体として振る舞い、その化学的特性は金属-配位子間の配位結合、鉄の酸化還元化学、および多数のヒドロキシ基による広範な水素結合によって支配されます。
錯体形成および配位
- IUPAC／構造記述子：「iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoate)」。グルコン酸配位子は酸素陰イオンドナー原子（カルボキシラートと隣接酸素原子）を介して配位し、Fe(II)中心をキレートします。
- 化合物は、グルコン酸あたり実質的に2座配位のキレート体（一般的にはO1,O2配位モードと表記）で、内部電荷バランスが取れた中性金属塩となります。
- キレート効果により、酸性または保護された環境下でFe(II)の酸化状態はある程度安定化されますが、Fe(II)は特に高pH条件下で空気酸化されやすいです。
反応性および安定性
- 酸化：鉄(II)イオンは空気に曝されると徐々に鉄(III)に酸化され、光にも感受性があります。酸性緩衝（安定性が最適とされるpH 3.5–4.5）や、グルコース・グリセリン等の共配合成分により酸化は抑制されます。
- 色および相互作用指標：アスコルビン酸およびグリシンタイプの添加剤は色調や安定性に影響を与えます。アスコルビン酸・グリシンは色の暗化や一部製剤における安定性向上に寄与します。ピリドキシンとの相互作用で緑色の着色が生じることがあります。
- 沈殿：中性またはアルカリ性条件では、不溶性の鉄炭酸塩、鉄リン酸塩、鉄シュウ酸塩が形成され溶解鉄の損失を生じる可能性があります。多くの有機ヒドロキシ酸（糖類、グリセリンなど）は沈殿を抑制します。
- 化学的不適合性および相互作用：特定の薬物やミネラルとの同時摂取または併用は吸収や薬効動態に影響を及ぼす場合があり、臨床的な相互作用研究で吸収低下や金属摂取の変化が報告されています。
分子パラメータ
- 分子式: C12H22FeO14
- 分子量: \(446.14\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 正確質量 / モノアイソトピック質量: \(446.035891\)
- トポロジカル極性表面積 (TPSA): \(283\)
- 重原子数: \(27\)
- 複雑度: \(165\)
- 形式上の電荷: \(0\)
- 水素結合ドナー数: \(10\)
- 水素結合アクセプター数: \(14\)
- 回転可能結合数: \(8\)
- 定義済み立体原子中心数: \(8\)
- 共有結合単位数: \(3\)
これらの計算された記述子は、大きく極性の高い配位集合体で、広範な水素結合能を有し、脂溶性は限定的であることを反映しています。
LogPおよびイオン化状態
- 本データコンテキスト内において、logPに関する実験的に確立された値は存在しません。
- イオン化/種別：固体は1分子のFe(II)および2分子の脱プロトン化グルコン酸イオンから成る中性集合体（全体として電荷は中性）です。水溶液中では、カルボキシラート基は生理的pH下で脱プロトン化されたままであり、鉄中心は酸化されない限りFe(II)のままです。pH依存性のレドックスおよび錯形成平衡が種別および溶解度を制御します。
識別子および同義語
登録番号およびコード
- CAS登録番号: 299-29-6
- 欧州共同体（EC）番号: 206-076-3
- UNII: 781E2AXH0K
- DrugBank ID: DB14488
- NCI Thesaurusコード: 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]
別名および構造名
当該物質に対して記録されている代表的な同義語および登録者提供名は以下の通りです： - FERROUS GLUCONATE - Iron(II) Gluconate - Ferroglyconicum - Glucoferron - Iron gluconate - Gluconic acid iron salt - Iron(2+) gluconate (1:2) - D-gluconic acid, iron(2+) salt (2:1) - Iron digluconate - Iron, bis(D-gluconato-O1,O2)- - Ferrous gluconate anhydrous - Iron(2+) gluconate, anhydrous - 過去に用いられた非推奨識別子および別のCASリストも歴史的に記録されていますが、上記の主要CAS番号が適用されます。
産業および商業用途
フェロスグルコン酸は、可溶性で比較的耐容性の高い鉄（II）供給源が必要とされ、炭水化物由来の配位子によるキレート形成が一部の無機塩と比較して胃腸刺激を抑制する用途で用いられます。
塩形態または添加剤としての用途
- 医薬品：経口造血剤として鉄欠乏性貧血の予防および治療に使用され、シロップ、エリクサー、錠剤、カプセルに配合されます。典型的な医薬品製剤は、元素鉄を次の範囲で投与する用量形態を含みます（例：カプセル435 mgは元素鉄50 mgに相当、エリクサー300 mgは元素鉄37.5 mgに相当、錠剤320 mgは元素鉄40 mgに相当）。
- 食品産業：色素および栄養補助剤として使用されます（例えば、熟成オリーブの色処理および食品の栄養補助に特定の承認が存在します）。また、食品および動物飼料の強化剤として使用されます。
- 飼料および強化：微量ミネラル強化剤として動物飼料や食品強化に用いられ、生物学的利用能や官能特性の適合性が重要視されます。
- 代表的な製造方法：メタセシスまたは塩置換反応（例：硫酸鉄(II)とバリウムまたはカルシウムグルコン酸塩からの反応）、またはグルコン酸と炭酸鉄(II)の水溶液中での反応によって生成されます。
本物質の代表的な商業用グレードにはEP、Food Grade、USPがあります。
代表的な使用例
- Fe(II)の生物学的利用能と胃腸刺激の低減が求められる人用および獣医用の経口鉄補給剤やシロップ。
- 食品添加物としての色素/栄養補助剤（規制枠組み内で規定された食品用途に限定される場合があります）。
- 食品の主原料および動物飼料の強化において、アスコルビン酸や安定化添加剤との共配合による鉄の安定化戦略を適用し、溶解性や生物学的利用能を維持する用途。
調達または仕様作成のために簡潔な製品特異的用途要約が求められる場合は、上述の機能的特性（溶解性、安定性、元素鉄含量、製剤適合性）に基づいて選択してください。
安全性および取扱い概要
本物質は生物学的に利用可能な鉄を供給し、レドックス活性のある金属中心を含むため、取り扱いおよび危険性は可溶性鉄塩と同様に管理されます。
毒性学的考慮事項
- 急性毒性：報告されている非ヒト毒性値として、LD50（ラット、経口）2237 mg/kg、LD50（マウス、経口）3700 mg/kg、LD50（マウス、静脈内）114 mg/kg、LD50（マウス、腹腔内）160 mg/kgが挙げられます。
- 規制上の危険情報：一部の通知では、摂取すると有害を示すH302の危険有害性区分が割り当てられ、「警告」のシグナルワードが特定製品通知にて使用されています。分類は製剤、混入物質プロファイル、濃度により異なる場合があります。
- 臨床/毒性管理：過剰摂取疑いの場合、気道および循環サポートが推奨され、重大な摂取や錠剤のX線画像での確認がある場合は胃洗浄を実施し、重篤な中毒（血清鉄著明増加、ショック、重度のアシドーシス）ではデフェロキサミンによるキレート療法を検討します。経口元素鉄の摂取量が20 mg/kgを超える場合は、より積極的な除去および臨床モニタリングが通常必要です。
- 相互作用：経口鉄の吸収および全身的な相互作用は多数の薬剤で認められます。例としては、大量の鉄を併用摂取すると亜鉛吸収が低下すること、メチルドパやサリチル酸塩との相互作用が臨床および実験的に報告されています。アスコルビン酸（ビタミンC）は鉄の吸収を促進します。
- リスク群：鉄代謝異常（ヘモクロマトーシス等の鉄調節障害）を有する個体は過剰鉄曝露に対して高リスクです。また、小児の誤飲事故は鉄含有製剤において認知された危険です。
保管および取扱い指針
- 保管：酸化剤および強塩基から遠ざけ、乾燥かつ通気の良い冷所で保管してください。光および空気曝露を避け、Fe(II)の酸化を抑制します。水和物およびバルク粉末は密閉容器にて保管し、吸湿および酸化を制限してください。
- 製剤/加工管理：水性製剤では酸性バッファーまたはクエン酸塩バッファー（推奨pH範囲3.5～4.5）および安定剤（例：グルコース、グリセリン）を使用して酸化を遅延させます。炭酸塩、リン酸塩、シュウ酸塩など鉄を沈殿させる非適合アニオンとの共配合は、キレート化・安定化戦略により管理しない限り避けます。
- 作業衛生：粉塵暴露を局所排気装置や集塵設備で管理し、適切な個人用防護具（手袋、眼保護具）を使用してください。多くの法域で可溶性鉄塩について職業性暴露限界値は8時間TWAで1 mg/m³に設定されています。これに基づきモニタリングと管理策を実施します。
- 包装：経口投与を目的とした製剤はチャイルドプルーフおよび改ざん防止容器を使用し、標準的な医薬品包装衛生を遵守してください。
- 緊急措置：こぼれた場合は粉塵の発生を避け、回収または廃棄のために地域規制に従って材料を集積し、環境への放出を防いでください。
詳細な危険性、輸送および規制情報については、製品別安全データシート（SDS）および適用法令を参照してください。
