柠檬酸铁
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，其水溶液在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 | ||
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| IUPAC名 2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸铁（3+） | ||
| 识别 | ||
| CAS号 | 3522-50-7 
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| PubChem | 61300 | |
| ChemSpider | 55239 | |
| SMILES |
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| InChI |
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| 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（水） | 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
由于柠檬酸铁容易形成错合物[5][6]、低聚物和聚合物，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
2C
6H
4O
7]2(H
2O)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
6H
4O
7)2]5−[1]和[Fe
9O(C
6H
4O
7)8(H
2O)3]7−[8]。
制备
化学性质
光还原
三价铁离子在柠檬酸铁（或三价铁的羧酸盐）通过光（特别是蓝光和紫外光）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，并产生二氧化碳和丙酮二羧酸盐：
2Fe3++R2-C(OH)-CO−
2→2Fe2+
+ R2-C=O + H+
+ CO
2
其中-R表示CH
2CO−
2的官能基处。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
- ^ 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）
- ^ 2.0 2.1 Sigma-Aldrich: Product Specification - Iron(III) citrate, technical grade. Accessed on 2017-03-09.（英文）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）
- ^ 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）