아황산철 글루콘산염 (299-29-6) 물리적 및 화학적 특성
아황산철 글루콘산염
건조 고체 형태로 공급되는 철(II) 글루콘산염으로, 식품 강화, 건강 보조제 및 경구용 제약 제형에서 철분 공급원으로 일반적으로 사용됩니다.
| CAS Number | 299-29-6 |
| 계열 | 철(II) 글루콘산염 |
| 일반 형태 | 분말 또는 과립 |
| 일반 등급 | EP, Food Grade, USP |
아황산철 글루콘산염은 이가 철 양이온이 두 개의 글루콘산 음이온(D-글루콘산, 포도당 유래)과 배위 결합한 유기 철(II) 염입니다. 구조적으로는 철(2+);비스((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-펜타하이드록시헥사노에이트)로 가장 잘 설명되며, 금속 대 리간드 1:2 배위 화합물로서 각 글루콘산이 산소 음이온을 제공하여 Fe(II)를 킬레이트합니다. 이 화합물은 세 개의 공유 결합 단위(두 개의 글루콘산 잔기와 하나의 Fe2+)가 공유 결합으로 구성된 독립체이며 입체화학적으로 정의되어 있습니다(8개의 정의된 입체 중심). 배위 환경과 다수의 하이드록실/카복실레이트 기는 고체 상태와 용액 모두에서 매우 높은 극성 표면적과 광범위한 수소 결합 능력을 제공합니다.
전자 구조상 철 중심은 +2 산화 상태이며 리간드는 주로 카복실레이트/알콕사이드형 도너 자리로 존재합니다; 전체 무전하 구성(형식 전하 0)은 Fe(II)와 두 개의 단일 탈양성자화된 글루콘산 음이온 간 내부 전하 균형을 반영합니다. Fe(II)는 공기 산화에 취약하여 중성에서 알칼리성 pH 조건하에서 Fe(III) 종으로 전환되기 쉬우며 이러한 산화 환원 변동성은 색상, 안정성, 침전 거동에 크게 영향을 미칩니다. 높은 위상 극성 표면적, 다수의 수소 결합 공여체 및 수용체, 소수성 모티프 부재는 중성 유기 소분자에 비해 내재적 소수성이 거의 없는 고수용성 친수성 염을 만듭니다.
아황산철 글루콘산염은 생물학적 이용 가능한 철 공급원(조혈제)으로서, 그리고 식품 첨가제/착색제로 산업 및 제약 분야에서 광범위하게 사용됩니다(예: 익은 올리브 색상 처리). 이는 철(II)의 생체 이용도와 내성이 요구되는 영양 보충제, 동물 사료 강화, 경구용 의약품에 제형화됩니다. 일반적으로 보고되는 상업 등급은 EP, Food Grade, USP입니다.
기본 물리적 특성
건조 물질은 창백한 황록색에서 황회색 분말 또는 과립으로 기술되며, 약간 탄 설탕 또는 캐러멜을 연상시키는 희미한 냄새가 있을 수 있습니다. 고체는 상온에서 건조 분말 형태이며, 제조 및 조제 공정에서 일반적으로 이와 같이 취급됩니다.
수용액의 육안 색상은 pH에 따라 다릅니다: \(\mathrm{pH}\) 2에서는 연한 노란색, \(\mathrm{pH}\) 4.5에서는 갈색, \(\mathrm{pH}\) 7에서는 녹색을 띱니다. 관찰된 색상 변화는 pH에 따른 종(species)의 변화와 Fe(II)의 부분 산화 Fe(III)로의 전환을 반영합니다.
용해도 및 수화 상태
- 용해도: "물에 약간 가열하면 용해됩니다. 에탄올에는 사실상 불용성." 특정 실험적 용해도 주석: "1g이 약간 가열한 물 10ml에, 100°C에서는 1.3ml의 물에 용해됩니다. 과포화 용액을 형성하며 일정 기간 안정적입니다."
- 글리세린에 용해 가능하며, 글리세린은 용액 내 아황산철 이온의 산화를 지연시킵니다.
- 구연산 또는 시트르산 이온 첨가는 용해도를 증가시키며, 반대로 중성 용액에서 용해성 탄산염, 인산염, 옥살레이트는 침전을 유발할 수 있습니다(이는 아황산철염이 미량 용해되는 2차상이 형성되는 일반적 현상임).
- 수화 상태: 일반적으로 발견되는 형태는 이수화물이며, 이수화물 형태는 융해/분해 특성 및 용해도에 영향을 미칩니다.
열 안정성 및 분해
- 융해/분해: "D-글루콘산 철(II)염 이수화물(98%)의 융점은 188 \(\,^\circ\mathrm{C}\)이며 분해됨." 염의 열분해는 자극적 연기와 자극성 증기를 생성하며, 연소/분해 생성물은 잠재적으로 부식성 및 자극성을 가집니다.
- 수용액 안정성은 pH에 크게 의존하며, 중성 근처 용액은 Fe(II)가 빠르게 Fe(III)로 산화됩니다; 안정성은 \(\mathrm{pH}\) 3.5–4.5 범위(구연산 완충제 권장)에서 향상되고 산화 방지제 또는 안정제(예: 포도당, 글리세린) 첨가에 의해 개선됩니다.
화학적 특성
아황산철 글루콘산염은 두 개의 글루콘산 리간드와 Fe(II) 사이의 배위 킬레이트 화합물로 작용하며, 금속-리간드 배위, 철의 산화 환원 화학 및 다수 하이드록실기의 광범위한 수소 결합이 그 화학적 특성을 지배합니다.
착물 형성 및 배위
- IUPAC/구조 기술자: "iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoate)". 글루콘산 리간드는 산소 음이온 공여 원자(카복실레이트 및 인접 산소 원자)를 통해 배위하며 Fe(II) 중심을 킬레이트합니다.
- 화합물은 글루콘산당 2개의 배위결합 부위를 가지며(일반적으로 O1,O2 배위 방식으로 표기됨), 내부 전하 균형을 갖춘 중성 금속염을 형성합니다.
- 킬레이션은 산성 및 보호된 매질에서 Fe(II) 산화 상태를 어느 정도 안정화시키지만, Fe(II)는 특히 고pH에서 공기 산화에 여전히 취약합니다.
반응성 및 안정성
- 산화: 아황산철 이온은 공기 노출 시 천천히 Fe(III)로 산화되며 빛에 민감합니다; 산성 완충(최적 안정성은 \(\mathrm{pH}\) 3.5–4.5)과 포도당 또는 글리세린과 같은 공제제 존재 시 산화가 억제됩니다.
- 색상/상호작용 표시자: 아스코르브산 및 글라이신형 첨가제는 색상 및 안정성에 영향을 줄 수 있으며, 일부 제형에서 색상(암색화) 변화와 안정성 향상을 나타냅니다. 피리독신과 상호작용 시 녹색 착색이 생성될 수 있습니다.
- 침전: 중성 또는 알칼리성 매질에서는 불용성 철 탄산염, 인산염 또는 옥살레이트가 생성되어 가용성 철이 손실될 수 있으며, 다수의 유기 하이드록시산(당, 글리세린 등)은 침전을 억제합니다.
- 화학적 부적합 및 상호작용: 특정 약물 및 무기질과 동시 섭취나 병용 투여 시 흡수 또는 약력학에 영향을 줄 수 있습니다(예: 임상 상호작용 연구에서 기술된 일부 약물 흡수 감소 또는 금속 흡수 변화).
분자 파라미터
- 분자식: C12H22FeO14
- 분자량: \(446.14\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- 정확 질량 / 단일 동위 원소 질량: \(446.035891\)
- 위상 극성 표면적(TPSA): \(283\)
- 무거운 원자 수: \(27\)
- 복잡도: \(165\)
- 형식 전하: \(0\)
- 수소 결합 공여자 수: \(10\)
- 수소 결합 수용체 수: \(14\)
- 회전 가능한 결합 수: \(8\)
- 정의된 원자 입체 중심 수: \(8\)
- 공유 결합 단위 수: \(3\)
이 계산된 지표들은 광범위한 수소 결합 가능성과 제한된 소수성을 지닌 크고 고도로 극성인 배위 조립체임을 반영합니다.
LogP 및 이온화 상태
- 현재 데이터 컨텍스트에서 logP에 대한 실험적으로 확립된 값은 제공되지 않습니다.
- 이온화/종(speciation): 고체 물질은 중성 상태로 1개의 Fe(II) 및 2개의 탈프로톤화된 글루콘산 음이온으로 구성되어 있습니다(순 중성). 수용액 내에서 카복실산기 부분은 생리적 pH에서 탈프로톤화된 상태로 유지되며, 철 중심은 산화되지 않는 한 Fe(II) 상태를 유지합니다; pH 의존적 산화환원 및 착물 평형이 종(speciation)과 용해도를 조절합니다.
식별자 및 동의어
등록 번호 및 코드
- CAS 등록 번호: 299-29-6
- 유럽 공동체(EC) 번호: 206-076-3
- UNII: 781E2AXH0K
- DrugBank ID: DB14488
- NCI Thesaurus 코드: 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]
동의어 및 구조명
이 물질에 대해 기록된 선택된 동의어 및 제공자 명칭은 다음과 같습니다: - 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 - 관련 폐기된 식별자 및 대체 CAS 목록도 역사적으로 기록되어 있으나, 기본 CAS는 위에 명시된 번호가 적용됩니다.
산업 및 상업적 용도
Ferrous gluconate는 수용성이고 상대적으로 내약성이 우수한 ferrous iron 공급원이 요구되는 경우 사용되며, 탄수화물 유래 리간드에 의한 킬레이트 형성이 일부 무기염에 비해 위장 자극을 최소화할 때 사용됩니다.
염 형태 또는 부형제로서의 사용
- 제약 분야: 철 결핍성 빈혈의 예방 및 치료를 위한 구강용 조혈제로 사용되며, 시럽, 엘릭시르, 정제 및 캡슐 형태로 제제화됩니다. 전형적인 제약 제형 예시는 제품별로 제공되는 원소철 함량 범위를 포함합니다(예: 캡슐 435 mg은 50 mg 원소철에 상당; 엘릭시르 300 mg은 37.5 mg 원소철에 상당; 정제 320 mg은 40 mg 원소철에 상당).
- 식품 산업: 착색제 및 영양 보충제로 사용되며(예: 성숙 올리브 색 처리 및 식품 내 영양 보충용으로 특정 허가가 존재), 식품 및 동물 사료 강화제로도 사용됩니다.
- 사료 및 강화: 생체이용률 및 감각적 적합성이 중요한 동물 사료 및 식품 강화에서 미량 무기질 강화제로 사용됩니다.
- 일반적인 제조 방법: 전환반응 또는 염 교환 반응으로 생산(예: 바륨 또는 칼슘 글루콘산염과 황산제일철로부터)하거나 수용액 내에서 ferrous carbonate와 글루콘산 반응에 의해 제조됩니다.
이 물질에 대해 보고된 일반 상업용 등급에는 EP, Food Grade, USP가 포함됩니다.
대표적 사용 사례
- Fe(II)의 생체이용률과 위장 자극 감소가 요구되는 인간 및 수의학용 경구용 철 보충제 및 시럽의 제형화.
- 식품 첨가제로서 착색제 및 영양 보충제 사용(규제 체계 내에서 특정 식품 적용으로 제한됨).
- 철 안정화 전략(예: 아스코르빈산 또는 안정화 부형제와의 공동 제형화)이 적용되어 용해도 및 생체이용률을 유지하는 주식 및 동물 사료 강화.
조달 또는 규격 개발을 위한 간결한 제품별 적용 요약이 필요한 경우, 상기 기술된 기능적 특성(용해도, 안정성, 원소철 함량, 제형 적합성)을 기준으로 선택해야 합니다.
안전성 및 취급 개요
취급 및 위험 고려 사항은 이 물질이 생체이용 가능한 철을 공급하며 산화환원 활성 금속 중심을 포함한다는 사실에 의해 주도됩니다; 작업장 노출 관리는 수용성 철염과 동일하게 수행됩니다.
독성학적 고려사항
- 급성 독성: 보고된 비인간 독성 값은 LD50 (쥐, 경구) \(2237\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 (생쥐, 경구) \(3700\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 (생쥐, 정맥주사) \(114\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\); LD50 (생쥐, 복강주사) \(160\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\)입니다.
- 규제 위험 정보: 일부 통지에서는 H302 (삼켰을 경우 유해) 위험문구와 "경고" 경고어로 분류합니다. 보고된 분류는 제형, 불순물 프로파일 및 농도에 따라 다를 수 있습니다.
- 임상/독성 관리: 과다복용 의심 시 기도 및 순환 유지, 유의한 섭취 또는 정제 방사선학적 증거가 있는 경우 위세척 시행, 심한 중독 시 디페록사민에 의한 킬레이트 치료 고려(혈청 철 증가, 쇼크, 심한 산증). 경구 원소철 섭취가 \(20\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) 초과 시 보통 더 적극적인 해독 및 임상 감시가 필요합니다.
- 상호작용: 구강 철 흡수 및 전신 상호작용은 여러 물질과 발생합니다 — 예를 들어, 철 다량 투여 시 아연 흡수가 감소하며; 메틸도파 및 살리실산염과 임상 및 실험적 상황에서 상호작용 관찰됨. 아스코르빈산(비타민 C)은 동시 투여 시 철 흡수를 촉진할 수 있습니다.
- 위험군: 철 대사 장애(예: 혈색소 침착증 또는 철 조절 장애 관련 질환)를 가진 개인은 과도한 철 노출에 대해 위험이 증가합니다; 철 함유 제제의 소아 사고 섭취는 인정된 위험입니다.
보관 및 취급 지침
- 보관: 산화제 및 강염기와 떨어진 서늘하고 건조하며 통풍이 잘 되는 곳에 보관; 빛과 공기 노출로 인한 Fe(II) → Fe(III) 산화 방지를 위해 보호. 수화물 및 벌크 분말은 밀폐 용기에 보관하여 수분 흡수 및 산화를 제한해야 합니다.
- 제형/가공 관리: 산성 또는 구연산 완충제 사용(권장 pH 범위 3.5–4.5) 및 안정제(예: 포도당, 글리세린)를 수용액 제형에 첨가하여 산화를 지연; 탄산염, 인산염, 옥살레이트 등과 같이 철을 침전시키는 부정합 이온과의 공동 제형은 킬레이트/안정화 전략으로 관리하지 않으면 피해야 합니다.
- 산업위생: 분진 노출 제어(국소 배기, 분진 집진) 및 적절한 개인 보호구(장갑, 안구 보호구) 착용; 다수 관할구역에서 수용성 철염 작업장 노출 한도는 일반적으로 \(1\,\mathrm{mg}\,\mathrm{m}^{-3}\) (8시간 TWA)이며, 이에 따른 모니터링 및 제어 조치 시행.
- 포장: 경구 투여용 제형에 대해 어린이 보호 및 변조 방지 용기에 보관; 의약품 포장 위생 기준 준수.
- 응급 조치: 유출 시 분진 생성 방지, 재활용 또는 폐기물 처리 규정에 따라 수거 및 환경 유출 방지.
상세한 위험성, 운송 및 규제 정보는 제품별 안전보건자료(SDS)와 해당 지역 법규를 참조하시기 바랍니다.
