甘氨酸亚铁制备及热化学性质研究.caj

2011年8月 襄樊学院学报 Aug.,2011 第32卷第8期 Journal of Xiangfan University V ol.32 No.8

甘氨酸亚铁制备及热化学性质研究

毛玉娥 1，雷克林2

（1. 北京凯德尔森新药技术有限公司 北京100176；

2. 襄樊学院 化学工程与食品科学学院，湖北 襄阳 441053）

摘要：研究了固相研磨法、固相催化研磨法和熔融法三种实验条件下，甘氨酸与硫酸亚铁铵以物质的量之比2:1反应得到二价亚铁与甘氨酸的配合物. 通过对配合物进行红外光谱表征和定量分析，得到二价亚铁配合物的组成为[Fe(Gly)2]. 最后，根据熔解-量热法的基本操作条件，设计了热化学循环，测量了反应物和产物的标准摩尔溶解焓，结合热化学原理，测定了甘氨酸亚铁的标准摩尔生成焓.

关键词：甘氨酸亚铁；固相；配合物；溶解-量热法；标准摩尔生成焓 中图分类号：O614.81 文献标志码：A 文章编号：1009-2854(2011)08-0028-04

铁元素是人体和动物体所必需的微量元素之一，如果缺乏，则会引起缺铁性贫血. 甘氨酸在体内可以

转换成多种重要的活性物质和其它人体必需的氨基酸. 由于氨基酸所特有的生理功能，它与铁的配合物，随着人体对氨基酸的吸收，铁也被吸收，会产生有利于人体的协同作用，两者有很好的配位性，因而甘氨酸亚铁更容易被人和动物体吸收、利用. 通过查阅文献，研究甘氨酸亚铁的热化学性质的报道比较少. 因此，开展氨基酸与亚铁离子反应的热化学研究工作是很有意义的.

本实验采用三种方法合成甘氨酸亚铁：熔融法[1]、固相研磨法[2]、固相催化研磨法[3]，同时对甘氨酸亚铁进行了红外表征和定量分析，并用溶解热法测定了其标准摩尔生成焓测定.

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

JY2002－分析天平、85-2A 恒温磁力搅拌器（巩义市英欲予华仪器厂）、IRPrestige-21型红外光谱仪（日本岛津精密仪器公司）、吹风机（上海市艺华电器厂）、溶解反应量热计（上海自动化仪表六厂）.

甘氨酸（分析纯）、硫酸亚铁铵（分析纯）、无水乙醇、盐酸羟胺（分析纯），氯化钾（工作基准物质）、氧化镁、结晶硫酸镁、硫酸亚铁，实验用水均为去离子水.

1.2 实验内容

1.2.1 甘氨酸亚铁的合成

本实验采用熔融法、固相研磨法、固相催化合成法合成实验所需甘氨酸亚铁.

用重铬酸钾法测定亚铁含量：熔融法26.67%、固相研磨法26.51%、固相催化合成法27.05%，理论含量为27.45%. 凯氏定氮法测定含氮量：熔融法12.33%、固相研磨法12.69%、固相催化合成法12.54%，理论含量为13.75%.

1.2.2 测定甘氨酸亚铁的红外谱图

由日本岛津精密仪器公司生产的IRPrestige-21型红外光谱仪对二价铁化合物[Fe(Gly)2]进行红外光谱测定，KBr 压片，谱图如图1，2，3，4.

收稿日期：2011-05-18

作者简介：毛玉娥(1988— ), 女, 湖北襄阳人, 北京凯德尔森新药技术有限公司研发人员.

毛玉娥，等：甘氨酸亚铁制备及热化学性质研究

1.2.3 甘氨酸亚铁标准摩尔生成焓的测定 1.2.3.1 量热计的标定

实验所采用的具有恒温环境的反应热量计，其原理、构造及标定参见文献[4]. 实验前用量热标准物质KCl 对量热计进行了标定，测试温度为298.15 K，KCl 与水的物质的量之比为1:1100（KCl:0.3763 g），经5次实验测得KCl 的溶解焓为(17541 ±26) J/ mol，与相同条件下的文献值[5](17536±9) J/mol相符，证实了本

热量计的可靠性.

1.2.3.2 反应焓的测定

Θ(1)的测定：准确称取0.0503 g MgO于加样装置中，移取100 mL 2mol/LHCl恒温溶液与反应1）Δs H m

Θ

池中，调整好恒温计，待恒温后测定，测得在298.15K ，MgO 在 100 mL 盐酸溶液中的溶解焓Δs H m (1)，

实验数据见表1.

Θ

2）(2)的测定：按物质的量 n[FeSO4·7H2O] : n [Gly]=1:2的比例分别准确称取0.3514 g FeSO4·7H 2O Δs H m 和0.1894 g，Gly 用聚氯乙烯塑料薄膜隔开置于量热计加样装置中(隔膜存在对体系的影响已通过空白实验证明可忽略不计) ，将试样加入上述MgO 与HCl 反应液中，待温度恒定为298. 15 K后测定，经5次实验

Θ

测得[FeSO4·7H2O+2Gly]在100. 00 mL盐酸溶液中的溶解焓Δs H m (2)，实验数据见表1.

表1 在100.00 mL 2 mol·L-1HCl 溶液中反应物溶解焓的测定

MgO

m / g (1) 0.0508 (2) 0.0515 (3) 0.0507 (4) 0.0510 (5)0.0490

t / s 72.71 73.39 75.99 66.93 76.03

△Es 12.359 14.337 13.629 13.242 13.195

△Ee 13.330 14.807 15.265 12.795 15.588

Θ / KJ·mol-1 Δs H m

-23.896 -24.848 -24.099 -24.458 -23.652

FeSO4·7H2O +2Gly

(1) 0.3514+0.1876 (2) 0.3514+0.1885 (3) 0.3514+0.1849 (4) 0.3513+0.1875 (5) 0.3509+0.1860

133.10 144.02 141.73 132.30 140.29

36.219 36.170 36.190 34.436 35.406

Θ

Δs H m

（1）=-24.191+0.471

27.387 28.823 28.803 26.073 28.877

21.051 21.540 21.497 20.900 20.672

Θ

Δs H m

（2）=21.128+0.378

Θ

3）Δs H m (3)的测定：按物质的量n[Fe(Gly)2]∶n [MgSO4·7H2O] = 1:1的比例分别准确称取0.3434 g

Fe(Gly)2和0.4149 g MgSO4·7H2O ，用4.2.1的方法测得Fe(Gly)2 + MgSO4·7H2O 在100 mL盐酸溶液中的溶

Θ

解焓Δs H m (3)，实验数据见表2.

表2 在100.00 mL 2 mol·L-1HCl 溶液中产物溶解焓的测定

Fe(Gly)2+MgSO4•7H2O

m / g (1) 0.3450+0.4169 (2) 0.3446+0.4166 (3) 0.3482+0.4153 (4) 0.3464+0.413

t / s 230.53 227.88 226.61 249.30

△Es 60.263 60.121 59.868 59.654

△Ee 47.283 47.423 46.554 51.198

Θ

Δs H m

/ KJ·mol-1

39.066 38.448 39.219 38.710

Θ

Δs H m

（3）=38.866+0.345

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第32卷第8期 襄樊学院学报 2011年第8期

2 结果与讨论

2.1 配合物红外谱图分析

图1 甘氨酸红外光谱图 图2 甘氨酸亚铁红外光谱图(固相研磨法)

图3 甘氨酸亚铁红外谱图(熔融法) 图4 甘氨酸亚铁红外谱图(固相催化合成法)

在中性甘氨酸中，氨基和羧基各以COO - 和H3N +的状态存在，比较红外光谱可知，甘氨酸中羧基阴离子COO - 的不对称伸缩振动引起的1591.27 cm-1处的强吸收，在甘氨酸亚铁红外光谱中移至1504.48 cm-1，说明甘氨酸中的羧基阴离子参与了配位反应. 同样，甘氨酸中H3N + 的不对称伸缩振动引起的3100 cm-1 附近的吸收峰，在甘氨酸亚铁的光谱图中移至3182.5 cm-1（固相研磨法3180.6 2cm-1）附近，说明甘氨酸中的氨基参与了配位反应.

2.2 甘氨酸亚铁标准摩尔生成焓的计算

根据盖斯定律，设计一热化学循环如图5，由于所选用的溶剂可使反应物合产物快速、完全的溶解，因而保证了配位反应中反应物和产物分别溶解后可以达到相同的状态，通过测定反应物的电导是一致的. 从而使设计的热化学循环得以实现.

根据盖斯定律，有热化学循环和表1、表2的结果，可计算出配位反应的焓变如下：

ΘΘΘΘΘΘΘΘ(3)-Θ(3) = -41.929 kJ/ mol其中= Δs H m (1) +Δs H m (2) - Δs H m 是0.0303 g Δr H m Δd H m Δd H m =Δs H m (1) +Δs H m (2) - Δs H m

H 2O 在100mL 2 mol/L HCl恒温溶液中的稀释焓，根据文献[4]，其值极其微小，可以忽略不计.

图5 热化学循环

t ：电表时间；ΔEs ：试样溶解时的热电势变化；ΔEe ：电标定时热电势变化. 测定实验条件：

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毛玉娥，等：甘氨酸亚铁制备及热化学性质研究

T=298.15K;R=1160Ω；I=19.7mA. 下同.

ΘΘΘ [Fe(Gly)根据热力学原理：Δf H m （s ）]= ΔH [FeSO4·7H2O ，（s ）] + 2ΔH [Gly，（s ）] + 2，f m f m

ΘΘΘ

[MgO，（s ）]–ΔH [MgSO4·7H2O ，（s ）]- ΔH [H2O ，（l ）]+ΔH Θ Δf H m f m f m r m

Θ[FeSO·7HO ， 注：Δf H m 42 （s ）]=-3007 kJ/mol，

Θ[Gly， （s ）]= -602 kJ/mol，Δf H m

Θ

[MgO， （s ）]=-602 kJ/mol，Δf H m

Θ

[MgSO4·7H2O ，[H2O ，（s ）]=-3384 kJ/mol，ΔH （l ）]=-286 kJ/mol. Δf H m f m

Θ

Θ

所以：Δf H m [Fe(Gly)2]= -1185kJ/ mol

3 结论

1）通过固相研磨法、固相催化合成法和熔融法，将硫酸液铁铵与甘氨酸以1∶2的比例混合反应，通

过红外光谱表征和定量分析，得到配合物组成为Fe(Gly)2.

2）通过量热法测量反应物和产物的标准摩尔溶解焓，再结合盖斯定律和热化学原理，计算出固相反

Θ

应产物甘氨酸亚铁的标准摩尔生成焓Δf H m [Fe(Gly)2]= -1185kJ/mol.

参考文献：

[1] 张大飞, 照日格图, 乌 云, 等. 熔融法合成甘氨酸亚铁络合物及表征[J]. 内蒙古师范大学学报: 自然科学汉文版, 2007, 36(3): 157-160. [2] 张大飞, 照日格图, 乌 云, 等. 固相法合成甘氨酸亚铁配合物及其表征[J]. 内蒙古师范大学学报: 自然科学汉文版, 2007, 36(3): 333-337. [3] 李大光, 林娜妹, 舒绪刚. 室温固相法制备甘氨酸亚铁的工艺研究[J]. 食品工业科技, 2009(10): 285-287.

[4] 汪存信, 宋昭华, 熊文高, 等. 具有恒定温度环境的反应热量计的研制[J]. 物理化学学报, 1991, 7(5): 586-588.

[5] 张培志, 龚钰秋, 施小青. 2-二甲氨基-6-羟基-4-甲基嘧啶与铜(Ⅱ) 、锌(Ⅱ) 配合物的研究[J]. 化学研究与应用, 1997, 9(1): 915-936.

MAO Yu-e, LEI Ke-lin2

(1. Beijing Pharmasciene Co. Ltd, Beijing 100176, China;

2. College of Chemical Engineering and Food Science, Xiangfan University, Xiangyang 441053, China)

Abstract: This topic mainly researches the reaction of glycine and ammonium ferrous sulphate at the ratio of the amount of 2:1 to get the complexes of bivalent ferrous and glycine through solid-phase grinding method，solid phase catalysis grinding method and melting method. Through IR characterization and quantitative analysis，we are sure that the composition of ferrous complexes is [Fe(Gly)2]. Finally，according to the basic operation conditions of Dissolve- Quantity hot method，we designed the thermal and chemical circulation，and measured the standards Moore of reactant and product，which is combined with hot dissolving enthalpy chemical principle; we estimate the standard Moore of ferrous glycinate.

Key words: Ferrous Glycinate; Solid phase; Complexes; Dissolve- Quantity hot method; Standard Moore

（责任编辑：徐 杰）

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Preparation of Ferrous Glycinate and Research on Hot Chemical Properties

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