Глюконат железа (299-29-6) Физические и химические свойства

Химический профиль

Глюконат железа

Глюконат железа(II), поставляемый в виде сухого твердого вещества, широко используется как источник железа для обогащения пищевых продуктов, диетических добавок и пероральных фармацевтических препаратов.

Номер CAS	299-29-6
Семейство	Глюконаты железа(II)
Типичная форма	Порошок или гранулы
Распространённые сорта	EP, Food Grade, USP

Применяется производителями и формуляторами для обогащения пищевых продуктов, пищевых добавок и пероральных фармацевтических препаратов; при закупках обычно ориентируются на определённые сорта по содержанию основного вещества, влаги и пределам по тяжёлым металлам. Внимание к контролю окисления, влажности и распределения частиц важно для срока годности, эффективности смешивания и контроля качества (анализ железа, влага, внешний вид).

Глюконат железа является органической солью железа(II), образованной координацией двух анионов глюконата (D-глюконат, производный глюкозы) с двухвалентным катионом железа. Структурно он лучше всего описывается как iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксихексаноат): комплекс металла с лигандом в соотношении 1:2, в котором каждый глюконат предоставляет кислородные анионы для хелатирования Fe(II). Соединение существует в виде ковалентно связанные триады трёх элементов (двух групп глюконата и одного иона Fe2+) и обладает стереохимическим определением (восемь определённых стереоцентров атомов). Координационное окружение и многочисленные гидроксильные/карбоксилатные группы обеспечивают очень большую полярную площадь поверхности и обширный потенциал водородных связей в твёрдом состоянии и в растворе.

С электронной точки зрения, центральный атом железа находится в степени окисления +2, а лиганды присутствуют преимущественно в виде карбоксилатных/алкоксидных донорных сайтов; общая нейтральная сборка (формальный заряд 0) отражает внутренний баланс зарядов между Fe(II) и двумя однозарядными анионами глюконата. Поскольку Fe(II) подвержен аэробному окислению до Fe(III), растворы и нейтральные или слабощелочные условия способствуют превращению в феррические соединения; эта редокс-лабильность существенно влияет на цвет, стабильность и осадкообразование. Высокая топологическая полярная поверхность, многочисленные доноры и акцепторы водородных связей и отсутствие липофильных мотивов делают соль высоко водорастворимой, гидрофильной с пренебрежимо низкой липофильностью относительно нейтральных органических низкомолекулярных соединений.

Глюконат железа широко используется в промышленности и фармацевтике как пероральный источник биодоступного железа (гематиник) и пищевой добавки/красителя (например, для обработки цвета спелых оливок). Он применяется в составах диетических добавок, обогащения кормов для животных и пероральных лекарственных средств, где требуется биодоступность Fe(II) и его хорошая переносимость. Среди распространённых коммерческих сортов вещества отмечаются: EP, Food Grade, USP.

Основные физические свойства

Сухой материал описывается как порошок или гранулы бледно-зелёного желтоватого до желтовато-серого цвета и может иметь слабый запах, напоминающий карамель или пригоревший сахар. Твёрдое вещество является сухим порошком при комнатных условиях и обычно обрабатывается в такой форме при производстве и формулировании.

Визуальный цвет водных растворов зависит от pH: светло-жёлтый при \(\mathrm{pH}\) 2, коричневый при \(\mathrm{pH}\) 4.5 и зелёный при \(\mathrm{pH}\) 7. Наблюдаемое изменение цвета отражает pH-зависимую видообразующую спецификацию и частичное окисление Fe(II) до Fe(III).

Растворимость и гидратация

Растворимость: «Растворяется в воде при лёгком нагревании. Практически нерастворим в этаноле.» Конкретная экспериментальная информация: «1 грамм растворяется примерно в 10 мл воды при лёгком нагревании и в 1.3 мл воды при \(100\,^\circ\mathrm{C}\). Образует переобогащённые растворы, которые стабильны в течение некоторого времени.»
Растворим в глицерине; глицерин также замедляет окисление иона железа(II) в растворе.
Растворимость повышается при добавлении лимонной кислоты или иона цитрата; наоборот, в нейтральных растворах растворимые карбонаты, фосфаты и оксалаты могут вызывать выпадение осадка (типичное поведение солей железа(II), образующих малорастворимые вторичные фазы).
Состояние гидратации: часто встречается дигидрат; дигидрат влияет на поведение при плавлении/разложении и растворимость.

Термическая стабильность и разложение

Плавление/разложение: «Температура плавления дигидрата глюконата железа(II) (98%) равна 188 \(\,^\circ\mathrm{C}\), сопровождается разложением.» Тепловое разложение соли сопровождается образованием едкого дыма и раздражающих паров; продукты горения/разложения могут быть коррозионными и раздражающими.
Стабильность в водном растворе сильно зависит от pH: растворы с приблизительно нейтральной реакцией быстро окисляют Fe(II) до Fe(III); стабильность улучшается при буферировании pH до 3.5–4.5 (рекомендуется цитратный буфер) и при добавлении антиоксидантов или стабилизаторов (например, глюкозы, глицерина).

Химические свойства

Глюконат железа проявляет себя как координационный хелат Fe(II) с двумя лигандными глюконатными группами; его химические свойства определяются координацией металла с лигандами, красоксом железа и обширным водородным связыванием за счёт многочисленных гидроксильных групп.

Образование комплексов и координация

IUPAC/структурный дескриптор: «iron(2+);bis((2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксихексаноат)». Лиганды глюконата координируются через кислородные анионные донорные атомы (карбоксилаты и смежные кислородные атомы), образуя хелатный Fe(II)-центр.
Соединение фактически представляет собой бидентатный хелат на каждый глюконат (часто обозначаемый как координация O1,O2), образующий нейтральную металлическую соль с внутренним балансом зарядов.
Хелатирование стабилизирует степень окисления Fe(II) в некоторой степени в кислой, защищённой среде; однако Fe(II) остаётся восприимчивым к аэробному окислению, особенно при повышенном pH.

Реактивность и стабильность

Окисление: ион железа(II) медленно окисляется до железа(III) при воздействии воздуха и чувствителен к свету; окисление замедляется кислотным буферированием (оптимальная стабильность отмечена при \(\mathrm{pH}\) 3.5–4.5) и сопутствующими компонентами, такими как глюкоза или глицерин.
Индикаторы цвета/взаимодействия: аскорбиновая кислота и аминоуксусная кислота (глициноподобные добавки) могут влиять на цвет и стабильность; аскорбиновая кислота и глицин вызывают затемнение и повышение стабильности в некоторых составах. Взаимодействие с пиридоксином может приводить к появлению зелёной окраски.
Осадкообразование: в нейтральных или щелочных средах возможно образование нерастворимых карбонатов, фосфатов или оксалатов железа, приводящее к потере растворимого железа; многие органические гидроксикислоты (сахара, глицерин) препятствуют осаждению.
Химическая несовместимость и взаимодействия: одновременный приём или совместное применение с некоторыми лекарственными средствами и минералами может влиять на абсорбцию или фармакодинамические эффекты (например, снижение абсорбции определённых препаратов или изменение усвоения металлов, описанные в клинических исследованиях взаимодействий).

Молекулярные параметры

Молекулярная формула: C12H22FeO14
Молекулярная масса: \(446.14\ \mathrm{г}/\mathrm{моль}\)
Точная масса / Моноизотопная масса: \(446.035891\)
Топологическая полярная площадь поверхности (TPSA): \(283\)
Количество тяжёлых атомов: \(27\)
Сложность: \(165\)
Формальный заряд: \(0\)
Количество доноров водородных связей: \(10\)
Количество акцепторов водородных связей: \(14\)
Количество вращающихся связей: \(8\)
Количество определённых стереоцентров атомов: \(8\)
Количество ковалентно связанных единиц: \(3\)

Эти вычисленные дескрипторы отражают крупное, высокополярное координационное соединение с обширным потенциалом водородного связывания и ограниченной липофильностью.

LogP и Состояние Ионизации

Экспериментально подтверждённое значение данного параметра logP в текущем контексте данных отсутствует.
Ионизация/специация: твёрдый материал представляет собой нейтральный комплекс, состоящий из одного Fe(II) и двух депротонированных анионов глюконата (общий заряд нейтрален). В водном растворе карбоксилатные группы остаются депротонированными при физиологическом pH, и центр железа сохраняется в состоянии Fe(II), если не происходит окисление; pH-зависимые редокс- и комплексообразующие равновесия контролируют специацию и растворимость.

Идентификаторы и Синонимы

Регистрационные Номера и Коды

Номер по каталогу CAS: 299-29-6
Номер Европейского Сообщества (EC): 206-076-3
UNII: 781E2AXH0K
ID в DrugBank: DB14488
Код тезауруса NCI: 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]

Синонимы и Структурные Названия

Выбранные синонимы и названия, предоставленные депонентом (зарегистрированные для данного вещества), включают: - ГЛЮКОНАТ ЖЕЛЕЗА (II) - Железо(II) глюконат - Ferroglyconicum - Glucoferron - Железный глюконат - Соль железа глюконовой кислоты - Железо(2+) глюконат (1:2) - Соль D-глюконовой кислоты и железа(2+) (2:1) - Железо диглюконат - Железо, бис(D-глюконато-O1,O2)- - Бесводный глюконат железа(II) - Бесводный железо(2+) глюконат - Связанные устаревшие идентификаторы и альтернативные номера CAS зарегистрированы исторически, но основным является приведённый выше номер CAS.

Промышленные и Коммерческие Применения

Глюконат железа(II) используется при необходимости растворимого, относительно хорошо переносимого источника двухвалентного железа и там, где хелатирование лигандом на основе углеводов минимизирует раздражение желудочно-кишечного тракта по сравнению с некоторыми неорганическими солями.

Использование в качестве Формы Соли или Вспомогательного Вещества

Фармацевтика: используется как пероральный гемаретик для профилактики и лечения железодефицитной анемии; выпускается в виде сиропов, эликсиров, таблеток и капсул. Типичные лекарственные формы включают дозировки, обеспечивающие содержание элементарного железа в диапазоне, приведённом в примерах продуктов (например, капсулы 435 мг, эквивалентные 50 мг элементарного железа; эликсир 300 мг — 37,5 мг элементарного железа; таблетки 320 мг — 40 мг элементарного железа).
Пищевая промышленность: используется как краситель и пищевая добавка (например, для обработки цвета зрелых оливок и обогащения пищевых продуктов); также применяется для обогащения кормов для животных и продуктов питания.
Корма и обогащение: применяется в качестве микроэлементного комплексного обогащения кормов для животных и продуктов питания, где важны биодоступность и органолептическая совместимость.
Типовые методы производства: получают путём метатезиса или обмена солей (например, из глюконата бария или кальция и сульфата железа(II)) либо реакцией карбоната железа(II) с глюконовой кислотой в водном растворе.

Общие коммерческие сорта, доступные для данного вещества: EP, Food Grade, USP.

Примеры Применения

Пероральные препараты железа и сиропы для человека и ветеринарного применения, где важна биодоступность Fe(II) и сниженное раздражение ЖКТ.
Использование в качестве пищевой добавки как красителя или обогащающей питание добавки (использование ограничено в соответствии с законодательными нормативами).
Обогащение основных продуктов питания и кормов для животных, где применяются стратегии стабилизации железа (например, совместное применение с аскорбиновой кислотой или стабилизирующими вспомогательными веществами) для поддержания растворимости и биодоступности.

Если необходим краткий, продукт-специфичный обзор применения для закупок или разработки технических условий, выбор следует основывать на описанных выше функциональных свойствах (растворимость, стабильность, содержание элементарного железа и совместимость с формуляцией).

Обзор Безопасности и Обращения

Особенности обращения и опасности обусловлены тем, что вещество содержит биодоступное железо и включает редокс-активный металлический центр; производственный контроль осуществляется по стандартам для растворимых солей железа.

Токсикологические Аспекты

Острая токсичность: сообщаемые значения токсичности для животных: LD50 (крыса, перорально) 2237 мг/кг; LD50 (мышь, перорально) 3700 мг/кг; LD50 (мышь, внутривенно) 114 мг/кг; LD50 (мышь, внутрибрюшинно) 160 мг/кг.
Регуляторная информация об опасности: в некоторых уведомлениях вещество классифицируется с предупреждением H302 (вредно при проглатывании) и сигналом "Warning" в специфичных продуктовом уведомлениях. Классификации могут изменяться в зависимости от формулы, профиля примесей и концентрации.
Клиническое и токсикологическое управление: при подозрении на передозировку рекомендуется поддержание проходимости дыхательных путей и кровообращения, промывание желудка при значительном приёме или наличии рентгенологических признаков таблеток, рассмотрение применения хелатотерапии с использованием дефероксамина при тяжёлых отравлениях (значительно повышенный уровень железа в сыворотке, шок, тяжелый ацидоз). При пероральном приёме элементарного железа свыше 20 мг/кг, как правило, необходимо более интенсивное очищение и клинический мониторинг.
Взаимодействия: всасывание перорального железа и системные взаимодействия происходят с множеством веществ — например, сниженное всасывание цинка при одновременном приёме больших доз железа; зарегистрированы взаимодействия с метилдопой и салицилатами в клинических и экспериментальных условиях. Аскорбиновая кислота (витамин C) может улучшать всасывание железа при совместном приёме.
Группы риска: лица с нарушениями обмена железа (например, гемохроматоз или сопутствующие нарушения регуляции железа) имеют повышенный риск при избыточном воздействии железа; случайное попадание железосодержащих препаратов у детей является потенциальной опасностью.