柠檬酸铁

化合物

柠檬酸铁,可视为三价铁Fe3+
)和柠檬酸所衍生的几种共轭碱。这些错合物大多呈橙色或红褐色固体,微溶于热水,其水溶液pH值小于2的环境下呈橘色或橘黄色,大于2时则变为绿色[2][3]

柠檬酸铁


其中一种柠檬酸铁盐错合物之结构[1]

IUPAC名
2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸铁(3+)
识别
CAS号 3522-50-7  checkY
PubChem 61300
ChemSpider 55239
SMILES
 
  • C(C(=O)[O-])C(CC(=O)[O-])(C(=O)[O-])O.[Fe+3]
InChI
 
  • 1S/C6H8O7.Fe/c7-3(8)1-6(13,5(11)12)2-4(9)10;/h13H,1-2H2,(H,7,8)(H,9,10)(H,11,12);/q;+3/p-3
InChIKey NPFOYSMITVOQOS-UHFFFAOYSA-K
ChEBI 144421
性质
化学式 C6H5FeO7
摩尔质量 244.94 g·mol−1
外观 红褐色固体[2]
溶解性 约略5克
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

柠檬酸铁在生物体中为代谢铁的重要化合物。例如植物根部与一些微生物释出柠檬酸根离子,以便从土壤中不溶性的含铁化合物(如氢氧化铁)中提取铁,并形成可被有机体所吸收的柠檬酸铁盐[1]

柠檬酸铁在医学上用于透析血液并调节慢性肾脏病患者的铁水平。它作用于饮食中存在的磷酸盐并形成难溶性化合物,从而减少消化系统对其的吸收[4]

结构

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由于柠檬酸铁容易形成错合物[5][6]低聚物聚合物,因此,柠檬酸铁不能明确的被单个定义,应视为同一族化合物,且其所有复合物都具有相同的分子式和不同的结构[1]

而这些复合物扩散到整个溶液,不同形式的柠檬酸铁可以并存[1][7]。在达到酸碱平衡的状态下,柠檬酸铁会形成不溶性的红色聚合物[1]。其他环境条件下则为形成阴离子错合物,如[[Fe
2
C
6
H
4
O
7
]2(H
2
O
)2]2−[1]。在过量柠檬酸根离子的情况下,铁会形成带负电的错合物,例如[Fe(C
6
H
4
O
7
)2]5−[1]和[Fe
9
O
(C
6
H
4
O
7
)8(H
2
O
)3]7−[8]

制备

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柠檬酸铁可以经由化学计量后将四水合硫酸铁添加到pH值3.0的柠檬酸氢氧化钠混合液中,再通过乙醇使此复合物沉淀[3]

化学性质

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光还原

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三价铁离子在柠檬酸铁(或三价铁的羧酸盐)通过光(特别是蓝光紫外光)还原后[9],会伴随着与羟基相邻的羧基氧化后以亚铁离子状态呈现,并产生二氧化碳丙酮二羧酸盐

2Fe3++R2-C(OH)-CO
2
→2Fe2+
+ R2-C=O + H+
+ CO
2

其中-R表示CH
2
CO
2
官能基处。该反应无法在pH值 > 5.0 或 < 1.5 或者无水的非质子溶剂(如乙腈)环境下观测。在pH值约2.9的水中,其可以达到最高量子效率,且即使在固态环境下也能反应[3]

该反应对于植物的新陈代谢亦有重要作用:土壤中的铁质由根部吸收,而柠檬酸铁溶解在树汁里[10],最终传输至叶片上照光还原为二价铁,并转运回植物细胞[3]

参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Pierre, J. L.; Gautier-Luneau, I. Iron and Citric Acid: A Fuzzy Chemistry of Ubiquitous Biological Relevance. Biometals. 2000, 13 (1): 91–96. PMID 10831230. doi:10.1023/A:1009225701332. (英文)
  2. ^ 2.0 2.1 Sigma-Aldrich: Product Specification - Iron(III) citrate, technical grade. Accessed on 2017-03-09.(英文)
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Harmon B. Abrahamson, Ahmad B. Rezvani, J. George Brushmiller (1994): "Photochemical and spectroscopic studies of complexes of iron(III) with citric acid and other carboxylic acids". Inorganica Chimica Acta, volume 226, pages 117-127. doi:10.1016/0020-1693(94)04077-X(英文)
  4. ^ Julia B. Lewis, Mohammed Sika, Mark J. Koury, and others (2015): "Ferric Citrate Controls Phosphorus and Delivers Iron in Patients on Dialysis", Journal of the American Society of Nephrology, volume 26, issue 2, pages 493-503. doi:10.1681/ASN.2014020212(英文)
  5. ^ Xiang Hao, Yongge Wei, Shiwei Zhang (2001): "Synthesis, crystal structure and magnetic property of a binuclear iron(III) citrate complex". Transition Metal Chemistry, volume 26, issue 4, pages 384–387. doi:10.1023/A:1011055306645(英文)
  6. ^ I. Shweky, A. Bino, D. P. Goldberg, S. J. Lippard (1994): "Syntheses, structures, and magnetic-properties of 2 dinuclear iron(III) citrate complexes". Inorganic Chemistry, volume 33, issue 23, pages 5161-5162. doi:10.1021/ic00101a001(英文)
  7. ^ Andre M. N. Silva, XiaoLe Kong, Mark C. Parkin, Richard Cammack and Robert C. Hider (2009): "Iron(III) citrate speciation in aqueous solution". Royal Chemical Society, Dalton Transactions, pages 8616-8625. doi:10.1039/B910970F(英文)
  8. ^ Avi Bino, Itzhak Shweky, Shmuel Cohen, Erika R. Bauminger, and Stephen J. Lippard (1998), "A novel nonairon(III) citrate complex:  A 'ferric triple-decker'". Inorganic Chemistry, volume 37, issue 20, pages 5168–5172. doi:10.1021/ic9715658(英文)
  9. ^ Wu Feng and Deng Nansheng (2000): "Photochemistry of hydrolytic iron (III) species and photoinduced degradation of organic compounds: A minireview". Chemosphere, volume 41, issue 8, pages 1137–1147. doi:10.1016/S0045-6535(00)00024-2(英文)
  10. ^ Rubén Rellán-Álvarez, Justo Giner-Martínez-Sierra, Jesús Orduna, and others (2010): "Identification of a tri-iron(III), tri-citrate complex in the xylem sap of iron-deficient tomato resupplied with iron: New insights into plant iron long-distance transport". Plant Cell Physiology, volume 51, issue 1, pages 91-102. doi:10.1093/pcp/pcp170(英文)