Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt polymaltose (IPC) từ muối sắt Fe2(SO4)3.7H2O

Trang 1

TR- ONG DAI HOC S- PHAM HA NOI 2

KHOA HOA HOC

==== soldier ====

NGUYEN THI DUNG

NGHIEN CUU QUY TRINH TONG HOP

VA KHAO SAT MOT SO DAC TR- NG

CUA VAT LIEU PHUC HOP SAT — POLYMALTOSE (IPC) TU

MUỐI SẮT Fe;(SO,); 7H;O

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hĩa Vơ cơ

Ng ờih ớng dẫn khoa học

Th.S NGUYEN THI HANH

HÀ NỘI - 2013

Trang 2

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ths Nguyễn Thị Hạnh,

người đã giành nhiều thời gian quý báu của mình để tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tơi trong suốt quá trình học tập

Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đào Quốc Hương, TS Vũ Duy

Hiển, TS Phan Thi Ngọc Bích, KS Phạm Văn Lâm và KS Quản Thị Thu Trang

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tơi được tìm tịi, học hỏi, tham gia nghiên cứu,

đồng thời cũng gĩp nhiều ý kiến quý báu giúp tơi hồn thành luận văn này

Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Quang, cùng tồn thé các thầy cơ giáo trong khoa Hĩa học - Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

đã luơn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt quá trình thực tập tại Viện

Hĩa Học - Viện Khoa Học và Cơng Nghệ Việt Nam

Cuối cùng, tơi xin cảm ơn các anh, các chị, các bạn cùng thực tập, nghiên cứu trong phịng hĩa Vơ cơ đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong suốt quá

trình thực tập

Hà Nội, tháng 5, năm 2013 Sinh viên

Trang 3

MỤC LỤC

196.000 1

CHUONG I: TĨNG QUAN 5 2S tk x1 1101111 crxcrke 4

1.1 Thiếu máu do thiếu sắt cccvcccsrrertrterrrrrrrrkrrrrrrrrrrrkk 4

1.1.1 Vai trị của sắt với sự sỐng -c-ccccccckecrkecrkerrkerreerree 4 1.1.2 Nhu cầu chất sắt trong cơ thể con người -ccsc+cc«¿ 6

1.1.3 Nguyên nhân gây thiếu sắt -©25c©cSccckcrrrrrrrrerreee 6 1.1.4 Hậu quả khi thiếu sắt -¿+2©ee+E+EtcEEEtEEkerrrkrrrrkrrrred 7

1.1.5 Một số loại hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu c1 + ,L HẬẤẬH 8

1.2 Giới thiệu chung về muối sắt (III) sunfat: Fez(SO¿)s.7HạO 9

1.2.1 Tính chất của muối sắt (HT) sunfat: Fe;(SO4)s.7HaO 9

1.2.2 Ứng dụng của muối sắt (IID) sunfat: - 5-5552 ©ce2>se+zveez 9 1.2.3 Các phương pháp điều chế -2-©cc+cc++erxvrreerrseee 10 IS A40 9 11 1.4 Cấu trúc và đặc trưng của phức chất sắt - polymaltose 13 1.4.1 Giới thiệu chung về phức chat sắt - polymaltose 13

1.4/2 Cấu trúc cccccrrrrriirrrrrrtriirrrrrrrriirirrrrrriie 14

1.4.3 Các đặc trưng của phức hợp sắt — polymaltose - 15 1.4.4 Phương pháp tổng hợp phức IPC 2- 2 2+2++£xz+zxecrx 16 1.5 Các phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu - 16 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) [3, 4] - 16

1.5.2 Phổ hồng ngoại FT- IR [3, 4] ¿-¿©c+cxevcxevrxerreecrx 19

1.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quyét -2 ceccccccccereecrs 21 CHƯƠNG 2: THUC NGHIEM 0 ccccesesssssessesesesseeseeseeseenesesneseeseeneeneaees 22

1.1 Chuẩn bị hĩa chất, dụng cu va thiét Di c ccccceccsescssescssesssseesseeessees 22

Trang 4

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp 1.1.2 Dụng CỤ Ăn TH HT TH Thu TH Hy 22 1.1.3 Thiết bị à.SGc St TS HE TH 1E 1115111111 Excrkrree 22 1.2 Chế tạo phức chất sắt - polymaltOse -2-¿©z+ce+zxecrxecrx 23

2.2.1 Thure nghidm 0 .a 23

2.3 Xác định các đặc trưng của san phan eceeeceessessessesseeseeseeesees 25

CHƯƠNG 3: KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 2-©cccccccccccec 26 3.1 Độ dẫn điện, pH của phức IPC . 2 2 5c ©5£++++xecvevrxvrxeree 26

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của pÏH - 55+ ssskeereeseerrkrsee 27

3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ

Trang 5

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT IPC (Iron Polymaltose Complex): Phức sắt-polymaltose XRD: Phé nhiễu xa tia X FT-IR: Phé héng ngoai

M3: Mẫu phức IPC được kết tinh bang metanol & 25°C

M4: Mau phitc IPC duoc két tinh bang etanol 6 70°C

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bang 1: Gia trị pH và độ dẫn điện của một số dung dịch phức IPC 26

Trang 7

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Dạng tổn tại của sắt trong hemoglobin -2¿ 22 +£ze+cve+z 5 Hình 2: Cơng thức cấu tạo của polymalfose 2-2- z©ce+cxe+rxecrs 12 Hình 3: PolyimaÏfOS€ - - cv HH HH HT Tu ng ng 12 Hình 4: Một số được phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt 13 cĩ thành phần chính là phức sắt - cacbohydrat -¿- «¿e2 13 Hình 5: Mơ hình giả định của phức sắt-cacbohydrat -ccsccccc+ 15 Hình 6: Máy đo nhiễu xạ tia X 2 52-5+SSc2SESEeEEeEEererxerkerreerrrrk 17 Hình 8: Dung dịch phức IPC sau khi hịa tan 5 «5-5555 csc+xex Hình 9: Phố hồng ngoại FT- IR của polymaltose -:+©c5+

Hình 10: Phổ hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 9 (259C) Hình I1: Phố hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng 10 (25%C)

Hình 12: Phố hồng ngoại FT- IR của phức IPC ở pH bằng I1 (250C)

Hình 13: Giản đồ XRD của polymaltose ban đầu 2-csc©cse+rs

Hình 14: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 7 (25°C)

Hình 15: Giản đồ XRD cua mau IPC 6 pH bang 8 (25°C)

Hình 16: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 9 (25°C) -

Hình 17: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 10 (259C)

Hình 18: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng I1 (250C)

Hình 19: Giản đồ XRD của phức IPC ở 50°C (pH=l l) -. - Hình 20: Giản đồ XRD của phức IPC ở 700C (pH=1 l) . <

Hình 21: Phố FT- IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng metanol 25°C oa ecceccsssesssssesesssuscssseccsssesesssesesssssesssusesssusecsssecessuseesssesessseesssseesssseeessseesens 36 Hình 22: Phé FT- IR (trai) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bang metanol 00777 ` ` 36 Hình 23: Phố FT-IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng etanol ở 19" :.£‹£ŒäẬAH,)à, , HH 37 Hình 24: Phố FT-IR (trái) và XRD (phải) của phức IPC kết tủa bằng etanol ở Q59C vvececssuesssssecssssescsssusessssssessuvesssssssssusssssseesssssesssseeesssusesssssesssecesssessseesesseeeeess 37

Trang 8

MO DAU

1 Ly do chon dé tai

Thiếu máu do thiếu sắt là một hội chứng thiếu máu thường gặp nhất

Thiếu máu khiến cơ thể mệt mỏi, giảm khả năng lao động, suy giảm khả năng phát triển thể chất và tư duy Người ta nhận thấy rằng hầu hết các trường hợp thiểu máu do thiếu sắt đều cĩ thể điều trị hiệu quả bằng cách bổ sung sắt hàng ngày dưới dạng thuốc hoặc thực phẩm giàu sắt

Nhiều loại thuốc chứa sắt điều trị thiếu máu đã được sản xuất trên thế

giới bao gồm cả sắt vơ cơ và hữu cơ với sắt hĩa trị (II) hoặc (II) Với liều

lượng cao, sắt tồn tại trạng thái ion dễ gây ra các hiệu ứng phụ cĩ hại như rối

loạn đường ruột, ngộ độc sắt, biến màu men rang Cac ion sắt sinh ra từ các

muối sắt cĩ thế thâm nhập vào hệ tuần hồn và gây ngộ độc sắt Nhược điểm này cĩ thể khắc phục bằng cách ổn định các nhân sắt oxi -hidroxit, FeOOH khơng ion kích thước nano bằng các tác nhân tạo phức tan trong nước Thuộc nhĩm cacbohydrat, polymaltose cĩ khả năng phản ứng với sắt tạo ra phức sắt tan trong nước đáp ứng được các nhu cầu chữa bệnh gồm độc tính thấp, dé kết hợp với máu và cĩ độ ơn 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 thuốc đẳng trương và cĩ độ nhớt thấp

Phức chất sắt polymaltose đã được sử dụng làm thuốc chống thiểu máu

ở cả dạng viên nén và dạng dung dịch, được ghi nhận là hiệu quả trong việc

tăng nồng độ haemoglobin trong máu mà chưa cĩ trường hợp sốc phản vệ nào

xảy ra Hiện nay trên thị trường Việt Nam, các loại thuốc chống thiếu máu sắt

đều là hàng nhập khẩu Từ thực tế trên, việc nghiên cứu tổng hợp một loại

hợp chất thích hợp cĩ khả năng dùng làm nguyên liệu bào chế thuốc chống

Trang 9

Việc ứng dụng các phức sắt làm thuốc chống thiếu máu sắt đã được

biết đến từ khá lâu nhưng kết quả nghiên cứu hình dạng, cấu trúc của các

phức này cịn chưa được cơng bố nhiều Trong khi đĩ, nhu cầu sử đụng IPC làm thực phẩm chức năng bổ sung sắt và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu đo thiếu sắt cho trẻ em, người già, phụ nữ nĩi chung và phụ nữ mang thai nĩi riêng là rất lớn

Năm 2009, Phịng Hĩa Vơ cơ, Viện Hĩa Học đã thực hiện đề tài cấp cơ

sở “Nghiên cứu tơng hợp phức hợp sắt - polymaltose (IPC) định hướng dùng làm thực phẩm chức năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu

máu ”.Trên cơ sở các kết quả đã đạt được, với mục tiêu tạo ra sản phẩm IPC

cĩ tính ứng dụng cao, tơi chọn đề tài : “Nghiên cứu quy trình tổng hợp và khảo sát một số đặc trưng của vật liệu phức hợp sắt- polymalfose (IPC) từ

mudi sit Fex(SO4)3.7H20”

1 Mục tiêu va nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu quy trình tổng hợp vật liệu phức IPC đạt chuẩn được phẩm và hướng đến quy mơ sản xuất đáp ứng yêu cầu làm nguyên liệu cho thực phẩm chức năng bố sung sắt và thuốc chống thiếu máu

Trong bài báo cáo này, chúng tơi tập trung trình bày kết quả nghiên cứu quy trình thích hợp điều chế phức sắt polymaltose và nghiên cứu các đặc trưng của sản phẩm gồm trạng thái tồn tại của sắt trong phức IPC và các ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm đến đặc trưng của phức IPC :

- Nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu IPC từ muối sắt Fe;(SO¿);.7HạO - Xác định thành phần và nồng độ chất phán ứng dé tạo thành phức IPC với tỉ

lệ nhân sắt 8- FeOOH trên vỏ polymaltose thích hợp

Trang 10

- Xác định ảnh hưởng của độ pH đến quá trình hình thành và chất lượng phức

IPC

3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Gĩp phần tạo ra một loại vật liệu, định hướng ứng dụng trong việc

dùng làm thực phâm chức năng và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu

Trang 11

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Thiếu máu do thiếu sắt

1.1.1 Vai trị của sắt với sự sống

Sắt cĩ vai trị rất cần thiết với mọi cơ thể sống, ngoại trừ một số vi khuẩn Nĩ chủ yếu liên kết ổn định bên trong các protein kim loại Vì trong dạng tự do nĩ sinh ra các gốc tự đo độc lập với các tế bào Sắt liên kết chặt chẽ với moi phan tử sinh học vì thế nĩ sẽ gắn với các màng tế bào Phần lớn sắt trong cơ thể được phân tán theo đường máu, đặc biệt là trong sắc tố hemoglobin của hồng cầu, chiếm khoảng 70% tổng số chất sắt của cơ thê Ngồi ra khoảng 3-5% chất sắt được phân tán ở loại hemoglobin khác ở trong bắp thịt gọi là mioglobin Sắt trong các hemoglobin và mioglobin cĩ thể gắn với oxi phân tử rồi chuyển chúng vào trong máu và dự trữ ở trong cơ Sắt là một vi chất quan trọng tham gia vào quá trình tạo máu và một phần cấu trúc

của bộ não

Sắt cần thiết cho nhiều chức năng sống:

e Chức năng hơ hấp: Tạo nên hemoglobin (Hb) để vận chuyến oxi từ phơi tới các cơ quan Trong cơ thê con nguười cĩ khoảng 5-6g chất sắt, liên kết với nhiều protein khác nhau Khoảng 2/3 lượng sắt nằm trong huyết cầu tố va protein trong hồng cầu Sắt tham gia vào quá trình tổng hợp hồng cầu và là thành phần của huyết cầu tố, Hb cĩ trong tế bào hồng cầu và làm hồng cầu cĩ màu đỏ, giúp chuyên chở dưỡng khí đi nuơi các tế bào và loại bỏ các thán khí ra khỏi cơ thê

Trang 12

sắt trong cầu tạo Hemoglobin trong máu vận chuyển oxy tử các cơ quan hơ hấp (phối hoặc mang) với phần cịn lại của cơ thể (ví dụ như các mơ), nơi nĩ giải phĩng oxy để đốt cháy các chất dinh đưỡng để cung cấp năng lượng cho các chức năng của cơ thê, và thu thập khí cacbonic sinh ra để đưa nĩ trở lại cơ quan hơ hấp để được phân ra khỏi cơ thể Hemoglobin là một protein màu, phức tạp cĩ nhĩm ngoại là hem Hb là thành phần chủ yếu của hồng cầu, chiếm 28% và tương ứng với 14,6g trong 100ml máu Trọng lượng phân tử của Hb là 64458

Hemoglobin cũng được tìm thấy bên ngồi tế bào hồng cầu và dịng tiền thân của họ Các tế bào khác cĩ chứa hemoglobin bao gồm các tế bào thần kinh trong chất đen, các đại thực bào, tế bào phế nang, và các tế bào cĩ trong thận Trong các mơ, hemoglobin cĩ một chức năng như một chất chống

oxy hĩa và một bộ điều chỉnh của sự trao đổi chất sắt [14] CH, ⁄ CH; CH; / HạC HạC CH; O“`oH cZ OH

Hình I: Dạng tồn tại của sat trong hemoglobin

e Sắt bị oxi hĩa và khử dễ dàng, nĩ tham gia vào cấu tạo của nhiều

enzim Đặc biệt trong chuỗi hơ hấp, sắt đĩng vai trị vận chuyển điện tích

Trang 13

eNgồi ra sắt cịn tham gia vào thành phần của một số enzim oxy hĩa khử như catalase, cytochrome (những chất xúc tác sinh học quan trọng trong cơ thể) Nĩ đĩng vai trị quan trọng trong việc sản xuất ra năng lượng oxi hĩa, vận chuyên oxi, hơ hấp của ti lạp thê và bất hoạt các gốc oxi cĩ hại

eSắt cịn chức năng dự trữ oxi cho cơ bắp, vơ hiệu hĩa một số thành

phần lạ xâm nhập vào trong cơ thể, tham gia tổng hợp các hoĩc mơn tuyến

tiền liệt

1.1.2 Nhu cầu chất sắt trong cơ thể con người

Trong cơ thể, nhu cầu sắt hằng ngày bình thường đề tạo hồng cầu là

20 -25mg sắt Tuy nhiên hầu hết lượng sắt cần thiết để sản xuất hồng cầu đều

được tái sử dụng từ quá trình phân hủy hồng cầu già Do đĩ chỉ cần Img

sắt/ngày là đủ bù lại lượng sắt mất đi qua đường phân, nước tiểu,mồ hơi và tế

bào biểu mơ bong ra

Nhu cầu sắt trong cơ thể cĩ thể tăng lên trong một số trường hợp mất máu qua các chu kỳ kinh nguyệt của phụ nữ, cĩ thai, cho con bú và trẻ em

tuổi dậy thì

1.1.3 Nguyên nhân gây thiếu sắt

Xét theo nhu cầu dinh đưỡng của thế giới, người ta xác định rằng thiếu sắt là trường hợp thường xảy ra, cĩ 4 trường hợp thiếu hay gặp:

+ Thiếu từ nguồn đưa vào: Thiếu sắt và thiếu máu cĩ liên hệ với nhau, thiếu sắt chiếm từ 5 — 10% dân số trên thế giới, nhất là trong các nước đang

phát triển, vì ở đĩ người dân cịn thiếu nhiều yếu tố, điều kiện cịn khĩ khăn

Tuy nhiên, trong các nước khác, thức ăn cũng khơng cung cấp đủ nhu cầu về sắt cho phụ nữ cĩ thai và cho con bú, trẻ em, những người ăn ít thịt, người ăn chay, người hay uống rượu, và thậm chí những người lao động nặng thiếu sắt

+ Thiếu máu do mất máu: Xảy ra ở phụ nữ mất do kinh nguyệt, hoặc sau

Trang 14

kéo dài, trĩ, bệnh tiêu hĩa, thốt vị hành, tốn thương tử cung, u sơ, mang dụng

cụ tránh thai, hoặc ký sinh trùng bệnh tiêu hĩa cũng làm mất một lượng sắt trong cơ thể Tất cả đều phải tăng nhu cầu cho phù hợp

+ Thiếu do hấp thu: Do cắt dạ dày, một số bệnh đường ruột và thức ăn giàu chất ngăn cán sự hấp thu sắt Ví dụ như trong thức ăn cĩ chứa phosphat, phytate cĩ thế làm giảm hấp thu sắt

+ Thiếu do rối loạn chức năng: Xảy ra do rối loạn tong hop hemoglobin, do thiếu folat, sơ gan vì rượu và thiếu máu do viêm

1.1.4 Hậu quả khi thiếu sắt

Hậu quả của thiếu sắt là thiếu máu, thường gây ra các triệu chứng:

eSuy nhược, mệt mỏi khi gang sức hoặc da xanh xao

eKhĩ thở khi gắng sức, hồi hộp, đơi khi tim cĩ tiếng thơi nhưng chúng

khơng cĩ định

eSức đề kháng với nhiễm trùng rất kém, cĩ thai sẽ dễ bị sinh non hoặc hư thai

+ Hậu quả ở phụ nữ mang thai thiếu sắt: Khi mang thai thiếu sắt người mẹ sẽ luơn ở tình trạng mệt mỏi, chống váng, hoa mắt, chĩng mặt, học tập kém tập trung, giảm năng suất lao động, dễ mắc các bệnh nhiễm khuẩn Phụ nữ mang thai bị thiếu máu làm mức tăng cân kém, thai kém phát triển, dễ dẫn

đến xảy thai, đẻ non, bị băng huyết khi sinh nở, con sinh ra cũng bị thiếu máu

+ Hậu quả ở phụ nữ thiếu sắt: Phụ nữ thiếu máu thường mệt mỏi,

giảm sức khỏe, giảm trí nhớ, giảm khả năng lao động: đặc biệt sẽ thiếu máu

trầm trọng khi cĩ thai Thiếu máu thường diễn ra lặng lẽ, khơng cĩ triệu trứng Nhẹ thì hay mệt mỏi, yếu, cáu gắt, hơi thở ngắn, mĩng tay yếu và trang Nang thì cĩ thê đưa tới tim to và suy tim ứ huyết

+ Hậu quả ở trẻ em thiếu sắt: Trẻ thiếu máu do thiếu sắt sẽ để lại

Trang 15

nặng các em cĩ hiện tượng hoa mắt, chĩng mặt và khĩ thở khi làm việc gắng

sức Thiếu máu làm trẻ nhanh bị mệt, hay ngủ gật, kém tập trung đẫn đến tiếp

thu bài kém, chỉ số thơng minh thấp hơn trẻ khỏe mạnh Trẻ 2 tuổi thiếu máu

cĩ thế ảnh hưởng tới sự điều khiển chân tay và mất thăng bằng, chậm nĩi, e

dè mất tự tin Hệ thần kinh trung ương dễ kích thích, cáu gắt, mệt mỏi, rối

loạn dẫn truyền thần kinh dẫn đến phản xạ chậm, khả năng phát triển thế chất và tư duy giảm

+ Hậu quả ở người cao tuổi thiếu sắt: Sức đề kháng do khi thiếu sắt

các tế bào bạch cầu chống lại vi khuẩn bảo vệ cơ thể bị giảm đi, hệ miễn dịch

giảm từ 28-50% ở người từ 60 tuổi trở lên Não bộ của người cao tuơi bị thiếu

sắt cũng bị suy thối tương tự não bộ của người bị mắc bệnh giảm trí nhớ,

hoạt động thê lực suy yếu, tăng nguy cơ biến chứng và phát triển các bệnh mãn tính như suy thận, suy tim hay tiểu đường

+ Hậu quả ở nam giới thiếu sắt: Thiếu máu dinh dưỡng làm giảm khả

năng lao động, sức lao động giảm, giảm trí nhớ, giảm khả năng sáng tạo, trí tuệ giám sút và cĩ thể mắc bệnh trầm cảm Thiếu máu cĩ thể dẫn đến rụng

tĩc, hĩi đầu

1.1.5 Một số loại hợp chất chứa sắt dùng điều trị thiếu máu do thiếu sắt

Thiếu máu là tình trạng phố biến khi mang thai, trong đĩ thiếu máu do

thiếu sắt chiếm tới 95% Tác hại của việc thiếu máu thiếu sắt khi mang thai là:

Trang 16

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp buồn nơn và nơn Những tác dụng phụ thường liên quan đến lượng sắt ăn vào Táo bĩn và tiêu chảy cĩ thể xảy ra, trong một số trường hợp cĩ thể làm hẹp thực quản

1.2 Giới thiệu chung về muối sắt (II) sunfat: Fez(SO4)s.7HzO

1.2.1 Tính chất của muối sắt (II) sunfat: Fez(SOa)s.7HzO

1.2.1.1 Tính chất vật lý

Fez(SO¿)s là chất bột màu trắng hoặc vàng nhạt, trọng lượng riêng

3,097 g/cmẺ để ngồi khơng khí chảy rữa thành chất lỏng màu hung

Fe;(SO¿)s.7HạO là chất dễ kết tinh Muối cĩ khả năng tạo thành những

dung dịch nước rất đậm đặc, nhưng quá trình tan xảy ra chậm

Fez(SƠu)s tan trong rượu, khơng tan trong H;SO¿ Vì bị thủy phân (tạo thành keo Fe(OH)s) nên dung dịch nước cĩ màu nâu đỏ, nếu cho thêm H;SO¿ phán ứng thủy phân bị đấy lùi và dung dịch hầu như khơng màu Khi đun sơi dung dịch lỗng, muối bazơ sẽ kết tủa

1.2.1.2 Tính chất hĩa học

e Tinh chat cua muối: Phản ứng trao đổi

Fe2(SO4)3 + 6(NaOH > 2Fe(OH);| +3NazSO¿ e Tinh oxi héa (thé hiện khi tác dụng với chất khử như Cu, Fe )

Fe + Fea(SO¿)s > 3FeSO¿

Cu + Fe;(SO¿); CuSO¿ + 2FeSO¿

e Tac dung voi cac kim loại mạnh hơn

Mg + Fex(SOx); > 2FeSO, + MgSOx

1.2.2 Ứng dụng của muối sắt (ID) sunfat:

Fea(SO¿); cĩ trong phèn sắt - amoni, tức muối kép sắt (IID) amoni

sunfat (NH¿)zSO.Fe;(SO¿)s.24H2O (viết gọn là (NH¿)Fe(SO¿);.12H;O) được

Trang 17

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp 1.2.3 Các phương pháp điều chế

1.2.3.1 Thành phẩm hạng tinh khiết phân tích (tkpt) cĩ thể điều chế

theo phương pháp sau:

Fe(NO3)3 +3NH4OH — 3NH4NO3 + Fe(OH)3 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 — Fe2(SO.4)3 + 6H20

Lấy dung dich 50g Fe(NO3)3,7H20O (tinh khiét) trong 50ml, cho thém 65-70ml NH,OH trong luong riéng 0,91 Ding nude nong rvva gan nhanh két

tua Fe(OH); đến khi loại sạch NO; (thử với dung dich diphenylamin 1%

trong H;SO¿ nước rửa phải khơng cĩ màu xanh)

Đồ kết tủa ướt Fe(OH); vao bat str, thém 17g H2SO,4 va dun nong

trong 1-2 giờ, khuấy luơn cho đến khi tan hồn tồn Lọc, thêm vào nước lọc

một giọt HaSO¿, cơ cho đến khi chất lỏng sánh như nước đường đặc, cho thêm tinh thể mầm Fe2(SOz)3.7H20 va dé két tinh trong 1 ngay dém Tach tinh thé

ra, bỏ vào kính đồng hồ và sấy khơ ở 609C,

1.2.3.2 Thành phẩm hạng tkpt cĩ thể điều chế theo phương pháp khác 2FeSO,4 + H2SO4 + 2HNO3 > Fe2(SOx4)3 + 2NO2 + 2H20

Lam trong tu hut:

Đun nĩng đến 70°C dung dịch 85g Fe;(SO,);.7H;O trong 110ml nước

thêm dần 8mi H;SO¿ và sau đĩ cho thêm 100ml HNO: (tkpt, tr 1,35) giữ

nhiệt độ ở 95 — 100% Dùng K;Fe(CN% đề thử xem Fe?* đã chuyên hồn tồn

thành Fe chưa

Lọc dung địch, cho thêm 4ml H;SO¿ và cơ cho đến khi tạo thành khối

nhão sền sệt ở t0 120%C Đề nguội đến 45- 50°C tach tinh thé ra và sấy khơ ở

Trang 18

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp 1.3 Polymaltose

Tính chất và ứng dụng của polymaltose

Theo dược điển Mỹ USP 24, polymaltose (hay cịn gọi là maltodextrin) là sản phẩm thủy phân và oxi hĩa một phần tinh bột (sắn, ngơ, khoai tây ) bằng phương pháp enzim hoặc axit hoặc hỗn hợp enzim và axit

Polymaltose với cơng thức tổng quát là -[C,(H;O)y]¡- (trong đĩ y = x-l ), cĩ

cấu trúc polyme mach thang Polymaltose là hỗn hợp các polyme D-glucose

cĩ cơng thức (CøH¡zOs)› với phân tử lượng dao động tương đối lớn

Monome D-glucose (C¢Hi50s) đầu tiên liên kết với monome tiếp theo

6 vi tri a-(1,6), cdc monome D-glucose trong day liên kết với nhau ở các vị trí ơ-(1,4) bằng các liên kết hydro yếu Nĩi chung, polymaltose cĩ n nằm trong khoảng 3 - 20 và chỉ số đương lượng dextro thấp Polymaltose tan trong nước và cĩ thể kết tủa trong cồn Việc tổng hợp IPC bằng phương pháp hĩa học

được thực hiện từ các muối tan gốc vơ cơ, hữu cơ của sắt (HD) với các

polymaltose mạch thắng cĩ phân tử lượng thay đổi 30.000 — 80.000 hoặc đến 500.000 Dalton (DE từ 5 -37)

Polymaltose là chất khơng ngọt, khơng mùi, dễ tan trong nước Đây là một chất phụ gia được ứng đụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực chế biến thục phẩm và dược phẩm

Maltodextrin cĩ DE từ 4-7 được sử đụng để tạo màng mỏng dễ tan để

bọc kẹo, làm chất độn tạo viên trong cơng nghiệp dược; sản phẩm cĩ DE từ 9- 12 được dùng làm kẹo gơm mềm, chất lưu hương, tạo hình; sản phẩm cĩ DE

Trang 19

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp HO of OH OH H HO O Hình 2: Cơng thức cấu tạo của polymaltose Hình 3: Polymaltose

Thuộc nhĩm cacbohydrat, polymaltose cĩ khả năng tạo phức với sắt Phức chất sắt polymaltose tan tốt trong nước và đã được sử dụng làm thuốc chống thiếu máu cả ở dạng viên nén và dạng dung dịch Thuốc sắt polymaltose chống thiếu máu được ghi nhận là hiệu quả trong việc tăng nồng độ haemoglobin trong máu mà chưa cĩ trường hợp sốc phản vệ nào xảy ra Một số thuốc chống thiếu máu mà thành phần chính là phức sắt polymaltose cĩ thể kế tên ở đây như Mighty-fer, Maltofer, Haem up, Ipec-plus, Ferofol, Hemovit, Ferobin, EUROFER

Trang 20

Hình 4: Một số dược phẩm điều trị thiếu máu do thiếu sắt cĩ thành phân chính là phức sắt - cacbohydrat 1.4 Cấu trúc và đặc trưng của phức chất sắt - polymaltose

1.4.1 Giới thiệu chung về phức chất sắt - polymaltose

Trên thế giới, phức chất IPC đang được nghiên cứu tổng hợp bằng phản

ứng tạo phức và khảo sát chỉ tiết về mặt hĩa học, sinh hĩa và dược học bằng

các phương pháp hiện đại và đã được thử nghiệm lâm sàng trước khi bào chế thành dược phẩm

Nhiều nghiên cứu khảo sát chỉ tiết liều lượng, cơ chế tác dụng, quá trình hĩa sinh trong cơ thể cũng như so sánh được tính của IPC với các được phẩm truyền thống chống thiếu máu do thiếu sắt đã được thực hiện Các nghiên cứu hĩa sinh và được học trên người cho thấy khi sử dụng, IPC khơng giải phĩng ra sắt ở trạng thái ion trong điều kiện sinh lý của cơ thể và quá trình hấp thụ sắt xảy ra cĩ điều khiển khi chúng tiếp xúc với bề mặt tế bào Hơn nữa, nhân sắt trong IPC được bao bọc bởi phân tử polymaltose cĩ cấu trúc tương tự như trong ferritin (một protein chứa sắt cĩ nhiệm vụ giữ sắt cho cơ thể, chủ yếu ở

trong gan và lách) Do cấu trúc tương tự này mà sắt trong IPC được cơ thể

hấp thụ tốt hơn các được phẩm chứa sắt truyền thống qua đường tiêm truyền

Trang 21

và qua dịch thé 6 da dày và ruột Mặt khác, nhân sắt trong IPC khơng bị oxy

hĩa do khơng chứa các hợp chất Fe (II) Do vậy quá trình hấp thụ sắt xảy ra

cĩ điều khiển và phù hợp với sinh lý, làm giảm nguy cơ quá thừa sắt, khơng

gây độc tế bào và ngăn chặn một số những rối loan trong co thé như tai biến trên tim mạch và quá trình hình thành các chất cĩ thê gây ung thư Sử dụng IPC cũng tránh được hiện tượng kích thích trong hệ tiêu hĩa và hiện tượng táo bĩn như thường xảy ra với các chất chứa sắt khác Ngồi ra, IPC khơng cĩ mùi khĩ chịu và khơng làm nhuộm màu men răng

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về phức hợp IPC cịn chưa được quan

tâm nhiều Trong khi đĩ, nhu cầu sử dụng IPC làm thực phẩm chức năng bổ

sung sắt và nguyên liệu bào chế thuốc chống thiếu máu do thiếu sắt cho trẻ

em, người già, phụ nữ nĩi chung và phụ nữ mang thai nĩi riêng là rất lớn

Hiện tai, chỉ cĩ Cơng ty Dược phâm 2-9 (thành phố Hồ Chí Minh) đã bào chế

và đưa ra thị trường sản phẩm Soluhema chứa IPC nhưng từ nguồn nguyên liệu nhập khẩu Cơng ty cổ phần thực phẩm Minh Dương (Hà Nội) sản xuất tỉnh bột cĩ mức độ biến tính khác nhau với sản lượng khá lớn

1.4.2 Cấu trúc

Các cacbohydrat, đặc biệt là polymaltose là tác nhân tạo phức thích hợp dé 6n định các hạt sắt oxi-hydroxit kích thước nano trong dung địch keo Các cacbohydrat cĩ nhiều nhĩm hydroxyl được sắp xếp một cách thích hợp cĩ khả năng liên kết tạo phức vịng càng với bề mặt các hạt sắt oxi-hydroxit Với

cacbohydrat trung tính, sự tạo phức với sắt thuận lợi ở pH cao, bởi vì các nhĩm

hydroxyl phân ly H* do đĩ mang điện tích âm và sẽ liên kết chặt chẽ hơn với nhân sắt Sự tạo phức vịng càng với nhân sắt lại dẫn tới sự phân ly H* của các nhĩm hydroxyl xung quanh, do đĩ càng giúp tăng độ bền của phức [5, 6]

Trang 22

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp Keo sắt tập hợp ở trạng thái đa nhân và được bao bọc bên ngồi bởi các phân tử polymaltose mạch thăng Bản chất của trạng thái khơng ion của keo sắt đa nhân vẫn chưa được nghiên cứu và lý giải đầy đủ Nhiều nghiên cứu cho rằng sắt khơng tạo phức trực tiếp với polymaltose bằng liên kết của sắt (II) với các nhĩm OH' hoặc oxi của polymaltose mà tồn tại ở dạng keo hydroxit Fe(OH); Một số khác cho rằng đĩ là keo oxyhydroxide FeO(OH).nHạO hoặc

FezO:.nH:O Cũng cĩ nghiên cứu coi đĩ hỗn hợp của các dạng keo nĩi trên

do các keo này dễ chuyển hĩa sang nhau, đặc biệt trong mơi trường cĩ chứa các phân tử polyme như polymaltose

Hình 5: Mơ hình giả định của phức sắt-cacbohydrat 1.4.3 Các đặc trưng của phức hợp sắt — polymaltose

1.4.3.1 Độ dẫn điện

Nhân sắt akaganeite (FeOOH) trong phức chất IPC tồn tại ở trạng thái khơng phân ly thành các ion, do vậy dung dịch IPC cĩ độ dẫn điện thấp Tính

khơng ion này là một ưu điểm vượt trội của phức IPC so với các dung dịch

muối sắt vơ cơ khác cho mục đích bào chế thuốc chống thiếu máu 1.4.3.2 Phố hấp thụ electron

Với phức bát diện của Fe(H) với oxy ở trạng thái spin cao trong phức hợp

IPC, người ta cĩ thể dự đốn được một số dải hấp thụ đặc trưng Do vậy, từ

phé hap thu electron, cĩ thể nhận biết nhân sắt trong phức hợp IPC tồn tại

dưới dạng sắt oxi-hydroxit, akaganeite FeOOH [7, 8, 9, 10]

Trang 23

Trường DHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

1.4.4 Phương pháp tống hợp phức IPC

Nguyên tắc của phương pháp tổng hợp phức IPC hoặc phức sắt với các

tinh bột biến tính là cho muối/hiđroxit sắt (II) hoặc sắt (II) phản ứng với

polymaltose/tinh bột trong mơi trường kiềm (NaOH, KOH, Na;CO: ) ở các

nhiệt độ khác nhau Phức chất tạo thành tan tốt trong nước được trung hịa về

pH trung tính và tinh chế bằng phương pháp kết tỉnh với dung mơi hữu cơ

thích hợp để thu được sản phẩm rắn hoặc bằng phương pháp điện thấm tách để thu được dung dịch phức sạch

1.5 Các phương pháp xác định đặc trưng của vật liệu 1.5.1 Phương pháp nhiễu xạ tỉa X (XRD) [3, 4]

Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hồn của cấu trúc tỉnh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X)

được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu Xét về bản chất vật lý,

nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phố nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử

Phương pháp XRD được dùng nghiên cứu cấu trúc tinh thé của vật liệu, xác định các pha tinh thể, xác định hàm lượng và kích thước hạt với độ tin cậy cao

Nguyên lý của phương pháp là xác định cấu trúc tinh thể đựa vào hình

ảnh khác nhau của kích thước tỉnh thể trên phổ nhiễu xạ Mạng tỉnh thể

Trang 24

Một chùm electron đã được gia tốc, cĩ năng lượng cao, đang chuyên động nhanh, bị hăm đột ngột bằng một vật cản, một phần năng lượng của chúng chuyên thành bức xạ sĩng điện từ ( tia X) gọi là bức xạ hãm

Khi một chùm tia X cĩ bước sĩng ^ và cường độ I đi qua vật liệu, nếu tia tới thay đổi phương truyền và thay đổi năng lượng gọi là tán xạ khơng đàn

hồi Khi tia tới thay đối phương truyền nhưng khơng thay đổi năng lượng gọi

là tán xạ đàn hồi Trường hợp vật liệu đang nghiên cứu cĩ cấu trúc tinh thé thi

hiện tượng tán xạ đàn hồi của tia X sẽ đưa đến hiện tượng nhiễu xạ tia X Cấu trúc hĩa học và bản chất của nhân sắt trong phức hợp IPC được xác

định bằng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tia X được xem là

phương pháp phù hợp nhất dé xác định các dạng cấu trúc đặc thù của hợp chất sắt đa hình dựa trên sự sắp xếp cĩ trật tự của các nguyên tử trong khoảng rộng

Hình 6: Máy đo nhiễu xạ tia X

Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử đụng phơ biến nhất là phương pháp bột hay phương pháp Debye Trong kỹ thuật này, mẫu được tạo thành bột với

mục đích cĩ nhiều tỉnh thể cĩ tính định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng

cĩ một số lớn hạt cĩ định hướng thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg

Trang 25

Detector

Nguồn phát tỉa X

Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột

Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với các mẫu là đa tỉnh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc tinh thé, bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ

trên đường trịn đồng tâm, ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu

xa bac 1 (n= 1)

Phố nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần gĩc nhiễu xạ (20) Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện cĩ một chút khác, người ta chiếu tia X tới đưới gĩc rất hẹp (đề tăng chiều dài tia X tương tác với màng mỏng, giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu

Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha, cấu trúc tinh thể (các tham số mạng tỉnh thé) và rất dé thực hiện

Khoảng cách d giữa các mặt mạng tinh thể liên hệ với gĩc nhiễu xạ cực đại và chiều dài bước sĩng tia X theo phương trình Vulff — Bragg:

na = 2d.sin 0 Trong do:

- m: bac nhiéu xa, n cĩ gia tri nguyén n = 1, 2,3

- À: chiều đài bước sĩng tia X

Trang 26

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp Ngồi ra bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cịn cĩ thể định lượng pha

tinh thé và kích thước tỉnh thé với độ tin cậy cao

Từ giản đồ XRD cĩ thể xác định được kích thước tỉnh thể qua độ rộng

của vạch nhiễu xạ Một cách định tính, mẫu cĩ các tỉnh thể với kích thước hạt lớn thì độ rộng vạch nhiễu xạ càng bé và ngược lại Để định lượng cĩ thể tính tốn kích thước hạt trung bình của tỉnh thé theo phương trinh Scherrer:

Di» =kA./ B.cos 8

Dy» 1a kích thước hạt tinh thể, 8 là gĩc nhiễu xạ (độ), B là độ rộng vạch

đặc trưng (radian) ở độ cao bằng nửa cường độ cực đại, À = 1,5406 Ä là bước

sĩng của tia tới, k là hằng số Scherrer phụ thuộc vào hình dạng của hạt và chỉ số Miller của vạch nhiều xạ

1.5.2 Phố hồng ngoại FT- IR [3, 4]

Phương pháp phân tích theo phổ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật phân tích rất hiệu quả Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp phố hồng ngoại vượt hơn những phương pháp phân tích cấu trúc khác (nhiễu xạ tia X, cộng hưởng từ điện tử vv ) là phương pháp này cung cấp thơng tin về cấu trúc phân tử nhanh, khơng địi hỏi các phương pháp tính tốn phức tạp Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chất hố học cĩ khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hơp chất hố học dao động với nhều vận tốc

dao động và xuất hiện dai phố hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại

Trang 27

chia thành 4 vùng nhỏ: Vùng tác dụng với phim ảnh từ cuối vùng trơng thấy

đến 1,2 micromet; Vùng hồng ngoại cực gần 1,2 - 2,5 micromet (1200 - 2500 picromet); Vùng hồng ngoại gần cũng gọi là vùng phố dao động: Vùng hồng ngoại xa cũng gọi là vùng quay, từ 25 đến 300, 400 micromet Phố ứng với vùng năng lượng quay nằm trong vùng hồng ngoại xa, đo đạc khĩ khăn nên ít dùng trong mục đích phân tích Như vậy phương pháp phân tích phổ hồng ngoại nĩi ở đây là vùng phổ nằm trong khoảng 2,5 - 25 micromet hoặc vùng cĩ số sĩng 4000 - 400 cm'! Vùng này cung cấp cho ta những thơng tin quan trọng về các dao động của các phân tử do đĩ là các thơng tin về cấu trúc của các phân tử

Phổ hấp thụ hồng ngoại dùng trong xác định cấu trúc phân tử của chất cần nghiên cứu Dựa vào vị trí và cường độ các giải hấp thụ trong phố hồng

ngoại người ta cĩ thể phán đốn trực tiếp về sự cĩ mặt các nhĩm chức, các

liên kết xác định trong phân tử chất nghiên cứu

Khi chiếu một chùm tia đơn sắc cĩ bước sĩng nằm trong vùng hồng ngoại (50-10.000 cm") qua chất nghiên cứu, một phần năng lượng bị chất hap

thụ làm giảm cường độ của tia tới Sự hấp thụ này tuân theo định luật Lambert-Beer

Định luat Lambert — Beer :

A=logT°=e*I*C

Trong đĩ: e là hệ số hấp thụ phân tử, C nồng độ dung dịch (mol/L),

1 độ dày truyền ánh sáng (cm), A là độ hấp thụ quang

Trang 28

hố trị tăng giảm tuần hồn, chỉ cĩ những dao động làm biến đổi moment lưỡng cực điện của liên kết mới xuất hiện tín hiệu hồng ngoại Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của độ truyền quang vào bước sĩng là phố hồng ngoại

hấp thụ Mỗi nhĩm chức hoặc liên kết cĩ một tần số (bước sĩng) đặc trưng

thể hiện bằng pic trên phổ hồng ngoại Như vậy, căn cứ vào các tần số đặc trưng này cĩ thể xác định được các liên kết giữa các nguyên tử hay nhĩm nguyên tử, từ đĩ xác định được cấu trúc của chất phân tích

1.5.3 Phương pháp hiển vi điện tử quyét

Phương pháp SEM được sử dụng đề xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt của vật liệu Ưu điểm của phương pháp SEM là cĩ thể thu được những bức ảnh 3 chiều chất lượng cao và khơng địi hỏi phức tạp trong khâu chuẩn bị mẫu Tuy nhiên, phương pháp SEM cĩ độ phĩng đại nhỏ hơn so với phương pháp TEM Phương pháp SEM đặc biệt hữu dụng, vì nĩ cho độ

phĩng đại cĩ thể thay đơi từ 10 đến 100.000 lần với hình ảnh rõ nét, hiển thị

ba chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp SEM là dùng chùm điện tử để tạo ảnh của mẫu nghiên cứu, ảnh đĩ khi đến màn huỳnh quang cĩ thê đạt độ phĩng đại lên tới đến 100.000 lần Chùm electron được tạo ra sau khi ra khỏi thấu kính tạo thành một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới detector Tại day electron sẽ

được chuyển thành tín hiệu điện Các tín hiệu điện sau khi được khuếch đại đi

tới ống tia catot và được quét lên ảnh Các vùng tối hay sáng trên ảnh phụ

thuộc vào số hạt thứ cấp đập vào ống tia cactot Độ nét của ảnh được xác định

bởi số hạt thứ cấp vào ống tia catot, số hạt này lại phụ thuộc vào gĩc bắn ra của

Trang 29

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 1.1 Chuẩn bị hĩa chất, dụng cụ và thiết bị 1.1.1 e e 1.1.3 Hĩa chất Muối sắt (II) sunfat: Fe2(SO,)3.7H20 Polymaltose (maltodextrin) Cén (etanol) 96° Axit HCI 5% Dung dịch NaOH (5N) Nước cất Dụng cụ Bình định mức 250ml

Pipet 2ml, 5ml và quả bĩp cao su

Cốc thủy tinh 250ml, 600ml, 1000mI

Ống đong 50ml, 100ml

Bình nhỏ giọt cĩ van điều chỉnh tốc độ nhỏ giọt

Nhiệt kế thủy ngân 1000C

Mặt kính đồng hồ, đĩa thủy tinh, thìa cân, đũa thủy tỉnh

Bình tia Ống ly tâm

Con từ, nam châm

Giấy quỳ tím đo pH Cối và chày mã não Phễu và giấy lọc

Thiết bị

Trang 30

e May ly tâm e May do pH

e Tu say

se Tủ hút

e Máy đơng khơ

1.2 Chế tạo phúc chất sat - polymaltose 2.2.1 Thực nghiệm

Phức sắt polymaltose được tổng hợp dựa trên phản ứng giữa muối sắt Fe(SOx)3 va polymaltose trong mơi trường kiềm mạnh do ở pH cao quá trình tạo phức của sắt với các cacbohydrat xảy ra thuận lợi hơn Hĩa chất dùng

trong quá trình điều chế phức IPC bao gồm muối Fez(SO¿):, NaOH, HCI,

etanol là hĩa chất tỉnh khiết cĩ xuất xứ từ Trung Quốc và polymaltose xuất xứ

từ Viện cơng nghệ thực phẩm (Hà Nội)

Hồ tan 35g polymaltose trong cốc chứa 100ml nước cất, hịa tan 25g Fez(SO¿):7HạO trong 50ml nước cất rồi rĩt tồn bộ dung dịch này vào dung dịch polymaltose Khuấy đều, đồng thời thêm từ từ dung dịch NaOH 5N (nhỏ giọt từ từ 2ml/phút) vào hỗn hợp sắt-polymaltose cho tới mức pH khảo sát Sau khi tồn bộ NaOH được đưa vào hỗn hợp phán ứng, tiếp tục khuấy thêm

1 giờ Khi phản ứng kết thúc để nguội hỗn hợp tới nhiệt độ phịng rồi ly tâm

Trang 31

Các thí ngiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo phức sắt-IPC được thực hiện ở 25°C tại các giá trị pH = 7, 8, 9, 10, 11

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng tơng hợp phức IPC được khảo

sát tại cac nhiét d6 25°C, 50°C, 70°C 6 pH=11

Dung mơi đùng để kết tủa phức IPC 6 nhiét d6 25°C, 70°C 1a metanol

Trang 32

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp 2.3 Xác định các đặc trưng của sản phẩm

2.3.1 Xác định độ pH, độ dẫn điện của dung dịch phức [PC

a/ Cân 0,05 g mẫu IPC hịa tan trong 25 ml nước cất, sau đĩ lọc lay phan dung dịch hịa tan đo phơ UV-VIS (spectrophotometer HACH DR4000), đo

pH, độ dẫn điện trên máy đo độ dẫn/pH của hãng HACH (Hoa kỳ) Tồn bộ

phan chat rắn khơng tan được nung ở t°=800°C trong khoảng thời gian 1h, để nguội phần chat rắn sau khi nung cân được khối lượng (m])g

Trong đĩ: M4 (m])= 0,0037g; M6 (m1)= 0,0091g

b/ Can 0,05g mau IPC, dem nung ở nhiệt độ và thời gian tương tự như trên

được khối lượng (m2)g Trong đĩ: M4 (m2)= 0,0042g; Mĩ (m2)= 0,0167g Xác định % lượng chất tan trong nước 2.3.2 Xác định cầu trúc của sản phẩm Thành phần pha của IPC được xác định bằng phương pháp XRD (20 từ 15 đến 709)

Hình dạng, kích thước của phức IPC được xác định bằng phương pháp SEM, liên kết tạo phức của sắt với polymaltose được xác đỉnh bằng phương

Trang 33

Trường DHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 3: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Độ dẫn điện, pH của phức IPC

Sản phẩm phức chất IPC thu được theo quy trình trên @ 70°C là chất rắn màu nâu đỏ tới nâu đen, sản phẩm phức IPC thu được ở 250C là chất rắn màu vàng đậm Cả 2 phức này đều được kết tủa bằng metanol và etanol tan trong nước, khơng tan trong cồn và một số dung mơi hữu cơ khác Dung dịch nước của phức IPC cĩ màu nâu đỏ, cĩ độ dẫn điện thấp và pH trung tính

Bang 1: Giá trị pH và độ dẫn điện của một số dung dịch phức IPC Dung dịch phức IPC Độ dẫn điện (2g/L) pe (uS/cm) 25°C, | bang metanol 6,55 28 70°C, | bang etanol 6,42 68,8 25°C, | bang etanol 6,57 244 70°C, | bang metanol | 6,68 48,1 Bang 2: Giá trị pH và độ dẫn điện của một số dung dịch muối sắt Độ dẫn điện Dung dịch chứa 400mg Fe/L pH (uS/cm) FeSO, 4,42 1130 Fe2(SOx)3 2,62 1626 FeCl; 2,47 3310 NaFeEDTA 4,94 469

Bang | trinh bay két quả đo độ dẫn diện và pH của một 36 dung dich

phúc IPC Số liệu thu được cho thấy lượng ion hịa tan trong dung dịch phức

Trang 34

vơ cơ khác thủy phân rất mạnh Như vậy, sản phẩm IPC thu được trong nghiên cứu này cĩ tính chất khơng ion tương tự các phức sắt- cacbohydrat

Dùng dung mơi kết tủa là metanol và etanol, dung dịch nước của phức IPC

sau khi hịa tan cĩ màu nâu đỏ (pH = I1, =70°C) Phức được tạo thành ở

70°C cé dé tan tốt hơn (M4, M6)

Hình 8: Dung dịch phức IPC sau khi hịa tan Ta cĩ: lượng chất tan cĩ trong mẫu = m2 —ml

%chất tan cĩ trong M4=(m2 —m1)/0,05 = (0,0042 -0,0037).100/0,05 = 1(%) %chat tan cd trong M6 = (0,0167- 0,0091).100/0,05 = 15,2(%)

3.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH

a Ảnh phổ FT-IR

Hình 9 — 12 là kết quả chụp phố hồng ngoại (FT-IR) của mẫu polymaltose và phức IPC tổng hợp ở cùng nhiệt độ 25C tại các pH bằng 9,

10, 11

Trang 35

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp \ / pp By / \ /\ | j \AA he | \ J | {Tsay \ 2 V 202487 Nel | Ín mae re sỡ | s | 3423.28 đoap~~-3ứspơơ s 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 'Wavenumbers (cm-1) Hình 9: Phố hồng ngoại FT- IR của polymaltose 1\ MY 3 Ht j 1457 1643.56 đosanpx~~>-3ứ30ơ 3 3 Se == 50 3353.06 40 trl6be 1026.97 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 Wavenumbers (cm-1)

Date: Sat Nov 10 04:23:15 2012 M3(PH=9)- Ngay do 25/3/2013 KBr

Trang 37

Nhận xét:

Phổ FT- IR cuả nguyên liệu đầu và sản phẩm đều thể hiện một dải hấp thụ mạnh và rộng với cực đại hấp thụ nằm trong khoảng 3400 - 3300 cm" duoc gan cho su dao động 0(OH) của FeOOH và o(OH) của H;O Sự dịch chuyên của các đải 1650 em" và 1449 cm'! cuả polymaltose về phía sĩng dài

1654 cm' và 1469 cm của phức IPC (pH =11) và sự tăng mạnh cường độ

Trang 38

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp Theta - Scale SIEMENS DS@@Q, X-Ray Lab., Hanoi 29-Mar-2013 18:57 T T T T T T T T T T z~ s 5 s 8 8 Đ Cps ® 2a T 25 T — 30 35 T T- 40 45 = sa s5 T s8 t 6s

C:!\USERDATANUKH\M4PH? -RAW M1PH? (CT: @.7s, S8:8.838ảs, HL: 1.5406A0, TC : Room) 37-1465 * NaZS04 Thenardite, sun (WL: 1:5406A0)

Hình 14: Giản đồ XRD ctia mau IPC 6 pH bang 7 (25°C)

2-Theta - Scale SIEMENS D5888, X-Rau Lab., Hanoi 29-Har-2Ø13 11:01 T T T T T T T T T T 2500 gø Cps 88 s 2a 4 25 T "FT 38 35 T 48 T 45 T 5a T ss T s8 T s5 T GJSUSERDAT@\UHHSNZPHE RAW N2PHB (CT: 3.73, 88:8.838ảg, ML.: 1.5486Ao, TƠ ¡ Room)

37-1465 x NazS04 Thenardite, sun CHỦ 406Ro

Hình 15: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng § (250C)

Trang 39

Trường DHSP Ha Ni ơi 2 Khĩa luận tốt nghiệp 2-Theta - Scale SIEHENS D6888, X-Rau Lab., Hanoi 29-Har-2813 11:83 2000.00 Ces 2 8 s T 20 "— 3ø T T 7 T Nguyễn Thị Dung 25 35 48 48 50 55 s8 6s

G:SUSERDATA`UHHSH3PH9 RAN H3PH9 (CT: Ø.7s, S8:0.038dg, NL: 1.54Ø6Ao, TC : Room) 37-1465 * NaZS04 Thenardite, sun (WL: 1:5406A0)

Hinh 16: Gian d6 XRD của mẫu IPC ở pH bằng 9 (250C)

Hanoi 29-Mar-2Ø13 11:8E

2-Theta - Scale SIEMENS DS@@@, X-Ray Lab., : B 8 8 a i A 3 § In 8 Ss — T * T T T T " T tt >— 2a 25 38 35 40 45 Sa S5 sa 65

C i!\USERDATANVEHNNSPH 19.RAW NSPH4O (CT: 8.7s, S8:0.030Øảa, kL: 1.54Ø6Ao, TC : Room) 37-1465 * Na2S04 Thenardite, syn (WL 1.5406A0)

Hình 17: Giản đồ XRD của mẫu IPC ở pH bằng 10 (25°C)

Trang 40

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khĩa luận tốt nghiệp a Thee - Seals 8IEMENS D5888, X-Ray Lab., Hanoi @1-Apr-2813 18:31 A 1 ` ì ĩ : 3 5 Ẻ < gL §L Ề Ẵ ‘| P 4 ụ ễ 8 rt | | | 8 8 a ca T T T T T T 34.5 36.9 38.5 36.8 36.5 37.8 an 38.2 42 43 44 45 46 4? 48 T

G:`USERDATA`UHHSNSPH11 RAH NSPH11 cor? a.7s, “38: 9 03033, WL: & T 4B EAu, re : Room) 22-0353 FeO(OH) Iron Oxide Hudroxide CHỦ: 1.5405A0) 1624.29 T Cps Hinh 18: Gian d6 XRD cua mau IPC 6 pH bang 11 (25°C) Nhận xét:

Trên gián đồ XRD của các mẫu được tổng hợp ở 250C xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng của Na2SO, khơng thấy sự cĩ mặt của ankaganite Mẫu pH bằng II ta thấy cĩ sự xuất hiện vạch nhiễu xạ của iron oxide hydroxide FeO(OH) ở các khoảng từ 35 đến 480 trong đĩ cường độ mạnh nhất

ở gĩc quay 20 = 42 đến 430 và 47 đến 47,5 Điều đĩ chứng tỏ pH cĩ ảnh

hưởng đến việc hình thành giữa nhân sắt và polymaltose

c Kết luận

Từ ảnh phổ FT-IR và giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu phức IPC

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	11,09 MB