鐵配合物的合成、性質及應用

高夏南

（沈陽科技學院，遼寧沈陽 110167）

1 概述

1.1 鐵配合物在生物化學研究方向的應用

DNA作為人體必不可少的部分之一，同時也是遺傳信息的載體，其中DNA水解對于人體穩態平衡具有至關重要的作用，而鐵配合物有促進DNA水解的作用。2005年劉長林課題組合成了一種四核鐵配合物[Fe4（NTB）4（μ2-O）（μ4-Suc）]（ClO4）6，并使用其來促進DNA的水解[1]。通過最新研究發現鐵配合物可用作鐵轉運蛋白，2009年，武宇曉將鐵轉運蛋白的4個基因編碼區進行克隆，研究鐵代謝時所產生的生物信息，為人們研究鐵的吸收做了很好的理論基礎。針對一些腫瘤疾病的治療上鐵配合物也起到良好的抗腫瘤性，在生物醫學有著巨大的貢獻。例如，2001年盧文貫、陶家洵發現二茂鐵基配合物對于抗癌具有良好生物活性，在對抗腫瘤的活性實驗中發現二茂鐵基配合物對人白血病（HL-60）、人結腸癌（HCT）、人胃癌（RGC-823）和人鼻咽癌（KB）這四種癌細胞表現出較高抗腫瘤抑制能力。

1.2 鐵配合物在生活中的應用

除了人體內含有鐵元素外，在一些植物體內中同樣有鐵元素的存在，鐵元素是促進植物葉綠素形成的活化劑，在葉綠素的形成過程中起到必不可少的作用，缺鐵會導致樹葉的凋落，從而影響產量。1980年，陳天郎研究發現一種新鐵肥尿素鐵，其可以有效治療植物因為缺鐵而引發的黃化病，進而避免植物的死亡。2018年，楊軍澤將三種不同的鐵肥對蘋果黃化病防效效果進行研究，通過實驗對比發現配合物鐵肥可明顯改善蘋果黃化病，無論是在蘋果黃化病的防效，葉片鐵質量分數還是果實質量上均優于其他兩種鐵肥，進一步佐證了鐵配合物對治療植物黃化病，延長植物存活率，增加果實產量具有良好的促進作用。

1.3 本課題的研究目的

臨床上將鐵缺乏分為三個階段。第一個階段：缺鐵早期，該階段人體內的儲存鐵因疾病或生理活動而減少；第二階段：缺鐵中期，該階段人體內除了儲存鐵減少以外，轉運鐵也減少，血紅細胞攝入鐵減少，但對血紅細胞的合成影響較小[2]；第三個階段：缺鐵晚期即缺鐵性貧血的發生，該階段因儲存鐵與轉運鐵嚴重不足，嚴重影響血紅蛋白的合成導致貧血現象的發生。為增加鐵元素的吸收與利用，解決鐵缺乏和缺鐵性貧血給人們帶來的危害，需要攝入一定量的補鐵添加劑，鐵具有很多的配位點，可以與具有特定功能的配體進行合成得到帶有特殊性質的金屬配位化合物。第三代補鐵劑氨基酸類鐵配合物，不僅擁有便于腸道吸收良好性能，同時還提供了造血和攜鐵所必需的氨基酸小分子結構，相比于前兩代無機、有機補鐵劑，擁有適應性高、穩定好、副作用小、無刺激性等優點。

2 實驗部分

2.1 鐵配合物的合成

摩爾比為2∶1，稱量甘氨酸4.116g，硫酸亞鐵銨8.025g，將藥品放入研缽中充分混合研磨，倒入石墨坩堝中并加熱，當加熱至60℃時坩堝內混合物顏色變為深褐色并伴有刺激性氣味散出，因有硫酸生成所以反應過程保持在pH=5，當溫度達到75℃時坩堝內混合物呈熔融狀態，靜置冷卻2h，將所得產物放在燒杯中用無水乙醇清洗，再進行抽濾，后放入烘干箱內進行烘干，最后稱量的黃褐色固體粉末4.8864g。用重鉻酸鉀對濾液進行滴定，無顯色，說明濾液中無亞鐵離子，反應完全。

2.2 元素分析

對產物進行元素分析，如表1所示；發現實驗測定值與計算值基本相同，可確定該配合物化學式為（NH2CH2COO）2Fe·2H2O。

表1 元素分析結果表 %

2.3 紫外光譜分析

對甘氨酸與甘氨酸亞鐵進行紫外光譜分析，如圖1所示，a為甘氨酸亞鐵的紫外吸收光譜，b為甘氨酸的紫外吸收光譜，由圖1可知，a的最大吸收峰在220nm附近，b的最大吸收峰在210nm附近，因為甘氨酸亞鐵中的鐵原子發生電荷躍遷，進行sp3d2雜化，使得甘氨酸亞鐵的最大吸收峰發生了紅移，由此可以說明甘氨酸亞鐵配合物的形成。

圖1 紫外吸收光譜

3 甘氨酸亞鐵對小鼠,補鐵作用的影響研究

為評定甘氨酸亞鐵在治療缺鐵性貧血的功能性，在實驗前后對小鼠尾靜脈采血進行血液指標測定。如表2，表3所示：

表2 小鼠實驗前血液指標表

表3 小鼠實驗后血液指標表

如圖2所示，小鼠血細胞指數對比發現，在進行缺鐵性喂養下，血液中的HGB、RBC等指標均有所下降，但在服用硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵補鐵劑后各項指標均有所回升，其中甘氨酸亞鐵組指標恢復最好。

圖2 小鼠血細胞指數對比圖

4 結束語

以甘氨酸、硫酸亞鐵銨為原料，鹽酸羥胺為還原劑，通過固相熔融法得到目標產物甘氨酸亞鐵，對產物進行元素分析，由X射線衍射分析得知產物甘氨酸亞鐵結晶度良好。對配合物進行對缺鐵性貧血的效用研究，通過對照實驗發現，甘氨酸亞鐵對缺鐵小鼠的生長，血紅蛋白的補充再生具有良好的促進效果。