单宁酸是一类较为独特的没食子酰糖类化合物，其分子结构是由多个没食子酸（GA）与中心糖分子发生酯化反应连接而成（图1）。该类化合物主要从五倍子[1]、五味子、白芍[2]及牡丹皮[3]等植物中分离获得。近年来，随着对没食子酰糖类化合物研究的深入，单宁酸的应用已逐步拓展至多个领域，包括作为天然饲料添加剂[4]、皮革鞣制工业原料[5]、医药制剂开发组分[6]及贵金属冶炼精提[7]等。但由于其来源高度依赖植物提取与种植周期的制约，规模化供应能力不足，导致单宁酸市场价格长期偏高，在一定程度上增加了相关工业领域的生产成本。

没食子酰糖类化合物特殊的化学结构赋予了其多种生物活性[8]。其分子中密集分布的邻位酚羟基结构可作为天然多羟基配体，通过配位作用与金属离子形成稳定的络合物[9]。李丙菊[10]报道的植物单宁提取物沉淀提取锗、氧化焙烧制备锗精矿的传统工艺具有流程简短、操作便捷、锗精矿品位高等优势，已成为20 世纪80 年代锗提取领域的代表性技术。目前，锗提取工业仍沿用单宁沉锗这一工艺，并在此基础上开展了多项优化研究。李吉莲等[11]探究了在单宁沉锗的过程中，单宁酸用量、Ge4+浓度、沉锗温度及搅拌时间等关键参数的影响；王瑞山等[12]针对单宁酸消耗倍数的限制开展了研究；杨芳芳[13]在沉锗工艺中引入超声强化技术，通过物理场作用提升了反应效率；LIU 等[14]对3 种单宁酸（缩合单宁、水解单宁、植物单宁）进行了Ge4+的络合性能以及络合物状态的考察。上述研究虽从工艺参数调控、新型技术融合等维度优化了传统流程，但单宁酸用量大导致的成本高的问题仍未得到根本解决，成为制约该技术大规模推广的核心问题。当前对单宁酸类似物的合成研究主要围绕葡萄糖分子上没食子酰基团的数量与连接位置展开，基团的数量及在葡萄糖上的具体连接位点会显著影响其生物活性与功能特性[15]。何强等[16]通过基团保护策略，将葡萄糖的酯化活性位点限定为单一位置，合成了3-O-没食子酰葡萄糖，为固定基团位置的合成路径提供了实验依据。这一研究为精准调控单宁酸类似物的结构与性能奠定了基础，有望通过定向设计减少原料用量、降低生产成本，从而推动单宁酸类化合物在工业领域的更广泛应用。

本文拟以GA 为原料，通过对其结构修饰，依次合成三苄基没食子酸和三苄基没食子酰氯，并进一步与D-阿拉伯糖、葡萄糖、七元氮杂糖进行反应，经催化氢化脱苄基后，合成没食子酰糖类化合物[17]。将合成的化合物与含Ge4+溶液进行络合反应，并与五倍子单宁酸络合锗开展对照研究。初步揭示没食子酰糖类化合物与Ge4+络合能力的差异。旨在为没食子酰糖类化合物的精准合成及与金属离子的高效络合方法开辟全新路径，并为单宁沉锗工艺中单宁酸用量大、成本高的关键瓶颈提供优化思路。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

GA、五倍子单宁酸，分析纯，贵阳倍隆生物科技有限公司；无水K2CO3、氯化苄（BnCl）、氢氧化钠、氢氧化钾、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺（EDC）、D-阿拉伯糖、4-二甲基氨吡啶（DMAP）、无水硫酸镁、葡萄糖、钯碳（Pb/C，质量分数10%）、二甲基亚砜（DMSO）、甲醇（MeOH）、甲苯、二氯甲烷（CDM）、石油醚、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙腈（MeCN），分析纯，上海麦克林生化科技股份有限公司；氧化锌、氧化铁、二氧化锗，质量分数≥99.99%，上海源叶生物科技有限公司；七元氮杂糖，自制[18]；盐酸（质量分数36%～38%）、硫酸（质量分数≥98%）、硝酸（质量分数68%），重庆川东化工集团有限公司；氯化亚砜、四氢呋喃（THF），分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；醋酸钠缓冲液（pH 6.0），天津市光复科技发展有限公司；饱和食盐水，自制；氢气、氩气，体积分数≥99.9%，贵阳市白云区洪荣乙炔厂。

Bruker AVANCE NEO 600 核磁共振波谱仪，德国Bruker 公司；Accurate-mass-Q-TOF M S 6520 高分辨质谱仪、7800 电感耦合等离子体质谱联用仪（ICP-MS），美国Agilent 公司；SEIENTZ-10N 冷冻干燥机，宁波新芝生物科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 三苄基没食子酰苄酯（Ⅰ）的合成

没食子酰糖类化合物的合成路线示意图如图2所示。

参照文献[18]，对其方法进行改进。将20.0 g（117.6 mmol）GA、40.0 g（289.4 mmol）无水碳酸钾、100 mL DMSO 加入到500 mL 三口烧瓶中，在氩气保护下快速升温至140 ℃；再缓慢滴加100 mL（840.8 m mol）BnCl，持续反应6～8 h，薄层色谱（TLC）跟踪反应；反应完成后自然冷却至25 ℃；然后，将反应液倒入1000 mL 冷水中稀释，过滤，在40 ℃烘箱中干燥12 h，得到52.0 g 灰白色固体。将5.5 g（98.0 mmol）氢氧化钾溶于500 mL 体积比为4∶1 的甲醇和水混合溶剂中，将灰白色固体倒入溶液中搅拌清洗2 h，过滤，在40 ℃烘箱中干燥5 h后，得到白色固体。用60～90 ℃石油醚重结晶后，得到52.1 g化合物Ⅰ，收率83.4%。1HNMR (600 MHz,CDCl3), δ：7.44～7.30 (m, 22H), 5.32 (s, 2H), 5.12 (d ,J=5.7 Hz, 6H); 13CNMR (151 MHz, CDCl3), δ：166.01,152.53, 14 2.44, 137 .39, 136.64, 13 6.06, 128 .63,128.58, 1 28.56, 1 28.27, 128.22, 1 28.14, 1 28.04,128.00, 127.56, 125.14, 109.20, 75.14, 71.23, 66.80。

1.2.2 三苄基没食子酸（Ⅱ）的合成

将25.0 g（47.1 mmo l）化合物Ⅰ置于500 m L三口烧瓶中，加入50 mL 甲醇，在100 ℃下水浴回流，缓慢滴加40 mL 体积分数为20%的NaOH 溶液，反应2 h，TLC 跟踪反应；然后，自然冷却至室温，加入100 mL 水稀释，并缓慢滴加浓度为1 mol/L 的盐酸，调体系pH 为3，溶液中出现白色絮状沉淀，过滤，在40 ℃烘箱中干燥5 h，得到20.6 g 化合物Ⅱ，收率为99.3%。1HNMR (600 MHz, DMSO-d6), δ：7.47～7.23 ( m,17H), 5.16 (s, 4H), 5.02 (s, 2H);13CNMR (151 M Hz, DMSO-d6), δ：167.31, 15 2.47,141.38, 1 37.84, 1 37.30, 128.90, 1 28.67, 1 28.56,128.37, 128.05, 126.49, 108.62, 74.69, 70.64。

1.2.3 三苄基没食子酰氯（Ⅲ）的合成

将5.0 g（11.4 mmo l）化合物Ⅱ溶于20 m L 氯化亚砜中，在80 ℃下回流反应6 h；反应完成后用旋转蒸发仪浓缩；在25 ℃真空干燥箱中干燥30 min后，用体积比为4∶1 的甲苯和石油醚混合溶剂重结晶，得到3.7 g 白色针状晶体，即化合物Ⅲ，收率71.4%。1HNMR (600 MHz, CDCl3), δ：7.47～7.08 (m,17H), 5.09 (d, J=18.6 Hz, 6H)。

1.2.4 没食子酰阿拉伯糖（Ⅴ）的合成

将干燥的1.2 g（4.6 mmol）化合物Ⅱ溶于二氯甲烷，加入1.1 g（5.4 mmol）EDC 活化30 min 后；再依次加入60 mg（0.4 mmol）D-阿拉伯糖和0.3 g（2.46 m mol）DMAP，在60 ℃下反应24 h，TLC跟踪反应；停止反应后自然冷却至室温，将反应液先用浓度为1 m ol/L 的盐酸洗2～3 次，再用水洗3次；最后，用乙酸乙酯和饱和食盐水进行萃取，有机相用无水硫酸镁干燥后，过滤，浓缩后得到1.02 g苄基没食子酰阿拉伯糖（Ⅳ）粗品；用硅胶柱色谱对其进行纯化，以体积比为4∶1～8∶1 的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂作为洗脱剂，洗脱液经旋转蒸发仪浓缩，得到133.8 mg 白色黏稠状液体，即化合物Ⅳ，收率18.2%。1HNMR (600 MHz, CDCl3), δ：7.52～7.19 (m, 68H), 6.2 0 (d, J=6.4 Hz, 1H), 6.03 (s, 1H),5.85 (dt, J=5.8、2.9 Hz, 1H), 5.81 (q, J=3.5 Hz, 1H),5.11～4.97 (m, 20H), 4.77 (d, J=3.9 Hz, 4H), 4.37～4.18(m, 2H); 13CNMR (151 M Hz, C DCl3), δ：165.22,165.18, 1 64.68, 1 52.78, 152.75, 1 52.66, 1 43.37,143.29, 1 43.20, 1 43.13, 137.49, 1 37.41, 1 37.38,136.44, 1 36.28, 1 28.67, 128.64, 1 28.59, 1 28.54,128.50, 1 28.45, 1 28.42, 128.28, 1 28.26, 1 28.21,128.17, 1 28.15, 1 28.08, 128.05, 1 28.00, 1 27.90,127.86, 1 27.66, 1 27.62, 127.59, 1 24.18, 1 23.85,123.78, 123.69, 109.56, 109.41, 109.28, 109.09, 93.22,75.24, 75.22, 75.10, 71.27, 71.17, 70.88, 69.65, 68.32。

将100 mg（0.055 mmol）化合物Ⅳ溶于20 mL甲醇中，加入30 mg 钯碳，导入氢气进行催化还原12 h，TLC 跟踪反应，过滤，将滤液经旋转蒸发仪浓缩后，得到20.8 m g 白色黏稠状液体，即化合物Ⅴ，收率50.5%。1HNMR (600 MHz, CD3OD), δ：7.12(s, 2H), 7.03 (s, 2H), 6.95 (s, 2H), 6.91 (s, 2H), 6.03 (d,J=7.7 Hz, 1H), 5.80 (dd, J=9.8、7.7 Hz, 1H), 5.65 (dt,J=3.8、2.0 Hz, 1H), 5.62～5.59 (m, 1H), 4.20～4.11 (m,2H); 13CNMR (151 MHz, CD3OD), δ：165.98, 165.84,165.82, 1 65.03, 1 45.20, 145.18, 1 45.04, 1 44.93,139.31, 1 38.93, 1 38.84, 1 19.52, 1 19.08, 119.04,118.58, 109.26, 10 9.06, 10 8.99, 93.13, 7 1.03, 68.83,68.38, 64.73。HRMS，m/Z：[M+Na]+理论值781.0859；测试值781.0838。

1.2.5 没食子酰葡萄糖（Ⅶ）的合成

将230 mg（0.5 mmol）化合物Ⅲ放入50 mL 反应瓶中，再加入20 mL 乙腈、128 mg（1.05 mmol）DMAP，搅拌10 min 后，加入18 mg（0.1 mmol）葡萄糖，继续反应18 h，TLC 跟踪反应；将反应液经旋转蒸发仪浓缩，加入3 mL 二氯甲烷溶解，将其淋到玻璃漏斗中2～3 cm 厚的硅胶（300～400 目）层顶部，用体积比为4∶1 的二氯甲烷和甲苯混合溶剂尽可能地将产物全部冲洗干净，收集的滤液经旋转蒸发仪浓缩后，得到98.0 m g 高黏度、透明的油状物，即化合物Ⅵ，收率42.8%。1HNMR (600 M Hz,CDCl3), δ：7.53～7.10 (m, 85H), 6.85 (d, J=3.6 Hz, 1H),6.37 (t, J=10.1 Hz, 1H), 6.25～6.04 (m, 1H), 5.87～5.73(m, 1H), 5.63 (dd, J=10.3、3.7 Hz, 1H), 5.18～4.76 (m,30H), 4.64～4.42 (m, 1H), 4.34 (dd, J=12.2、5.3 Hz,1H); 13CNMR (151 M Hz, CDCl3), δ：166.03, 165.78,165.32, 1 65.06, 1 64.12, 152.80, 1 52.73, 1 52.68,152.65, 1 52.61, 1 43.58, 143.39, 1 43.20, 1 43.12,142.77, 1 37.61, 1 37.43, 136.84, 1 36.76, 1 36.56,136.51, 1 36.43, 1 36.41, 136.37, 1 36.31, 1 28.74,128.69, 1 28.67, 1 28.64, 128.62, 1 28.60, 1 28.58,128.55, 1 28.52, 1 28.47, 128.45, 1 28.42, 1 28.38,128.36, 1 28.28, 1 28.25, 128.20, 1 28.17, 1 28.12,128.06, 1 28.00, 1 27.78, 127.75, 1 27.70, 1 27.68,124.65, 123.81, 109.54, 109.48, 109.36, 109.22, 93.13,90.40, 75.28, 75.24, 75.20, 75.19, 71.41, 71.34, 71.26,71.24, 71.21, 71.15, 71.10, 71.08, 71.04, 70.80。

将50 m g（0.022 m mol）化合物Ⅵ溶于20 m L体积比为1∶1 的甲醇和四氢呋喃混合溶剂中[19]，加入30 mg 钯碳，导入氢气进行催化还原12 h，TLC跟踪反应；过滤，滤液经旋转蒸发仪浓缩后，得到19.0 mg 白色黏稠状液体，即化合物Ⅶ，收率92.6%。1HNMR (600 MHz, CD3OD), δ：7.21 (s, 2H), 7.12 (s,2H), 7.00 (s, 2H), 6.94 (s, 2H), 6.93 (s, 2H), 6.70 (d,J=3.6 Hz, 1H), 6.13 (t, J=10.0 Hz, 1H), 5.71 (t, J=9.9 Hz, 1H), 5.5 0 (dd, J=10.2、3.6 Hz, 1H), 4.5 7 (ddd,J=10.2、3.8、2.3 Hz, 1H), 4.48 (dd, J=12.5、2.3 Hz, 1H),4.39 (d d, J=12.6、3.9 Hz, 1H); 13CNMR (151 M Hz,CD3OD), δ：167.91, 167.59, 167.0 6, 166.85, 165.94,146.76, 1 46.47, 1 46.44, 146.34, 1 46.29, 1 40.77,140.40, 1 40.36, 1 40.18, 140.01, 1 21.01, 1 20.35,120.16, 1 20.13, 1 19.93, 1 10.49, 110.45, 110.41,110.36, 110.28, 90. 95, 72. 01, 7 1.59, 7 1.57, 69.60,63.01。HRMS, m/Z：[M+Na]+理论值963.1074；测试值963.1066。

1.2.6 没食子酰七元氮杂糖（Ⅸ）的合成

将 1.2 g （3.03 m mol）干燥的化合物Ⅱ溶于20 mL DMF 中，加入1.03 g（5.37 mmol）EDC 活化30 min 后；再依次加入已制备的80 mg（0.42 mmol）七元氮杂糖[20]、0.3 g（2.46 mmol）DMAP，在60 ℃下反应24 h，TLC 监测反应液中无七元氮杂糖后，停止反应；自然冷却至室温，将反应液先用浓度为1 mol/L 的盐酸洗2～3 次，再用纯水洗3 次；最后，用乙酸乙酯和饱和食盐水进行萃取，收集有机相，用无水硫酸镁干燥后，过滤，滤液经旋转蒸发仪浓缩后得到粗品；采用硅胶柱色谱对其进行纯化，用体积比为6∶1～8∶1 的石油醚和乙酸乙酯混合溶剂洗脱，洗脱液经旋转蒸发仪浓缩干燥后，得到150.7 mg 透明油状液体，即化合物Ⅷ，收率15.8%。1HNMR(600 M Hz, CDC l3), δ：10.08 (s, 1H), 7 .64 (s, 1H),7.51～7.13 (m, 25H), 5.23 (d, J=5.6 Hz, 1H), 5.17 (d,J=3.1 Hz, 2H), 5.13 (s, 1H), 5.04 (d, J=6.1 Hz, 1H),4.97～4.87 (m, 4H), 4.8 5 (d, J=5.6 Hz, 1H); 13CNMR(151 MHz, CDCl3), δ：166.15, 165.54, 165.48, 165.44,164.77, 1 52.77, 1 52.61, 152.57, 1 52.42, 1 42.99,142.90, 1 42.85, 1 42.81, 142.74, 1 37.56, 1 37.46,137.41, 1 36.70, 1 36.66, 136.37, 1 36.35, 1 36.23,129.79, 1 28.61, 1 28.58, 128.52, 1 28.46, 1 28.39,128.35, 1 28.28, 1 28.24, 128.21, 1 28.19, 1 28.12,128.09, 1 28.06, 1 28.00, 127.91, 1 27.80, 1 27.74,127.68, 1 27.66, 1 27.64, 127.60, 1 27.56, 1 24.75,124.52, 1 24.35, 1 24.15, 124.01, 1 09.26, 1 09.21,109.17, 10 9.01, 108.86, 7 7.30, 77.09, 7 6.87, 7 5.19,75.14, 75.03, 74.21, 71.98, 71.28, 71.21, 71.19, 70.96,70.93, 65.32, 59.60, 48.89。

将100 mg（0.043 mmol）化合物Ⅷ溶于20 mL甲醇中，加入30 mg 钯碳，导入氢气进行催化还原12 h，TLC 跟踪反应后，过滤，滤液经旋转蒸发仪浓缩干燥后得到31.9 m g 透明油状液体，即化合物Ⅸ，收率61.7%。1HNMR (600 MHz, CD3OD), δ：7.93(s, 1H), 7.07 (s, 2H), 7.05 (s, 2H), 6.93 (s, 2H), 6.87 (s,2H), 6.86 (s, 2H), 6.02 (t, J=7.9 Hz, 1H ), 5.64 ( dd,J=8.0、2.9 Hz, 1H), 5.61～5.56 (m, 2H), 5.45 (s, 1H),4.51 (dd, J=12.0、3.4 Hz, 1H), 4.43 (dd, J=11.9、6.3 Hz,1H), 3.44 (dd, J=14.6、3.3 Hz, 1H), 3.19 (dd, J=15.0、6.7 Hz, 1H); 13CNMR (151 MHz, CD3OD), δ：180.89,168.23, 1 67.52, 1 67.28, 167.16, 1 46.52, 1 46.50,146.32, 1 46.27, 1 46.17, 140.12, 1 40.05, 1 39.96,121.13, 120.69, 120.59, 110.43, 110.38, 110.23, 74.22,72.98, 71. 22, 70.3 3, 6 3.81, 63. 18。HRMS, m/Z：[M+H]+理论值954.1571；测试值954.1567。

1.3 化合物与锗络合实验

将合成的化合物与Ge4+进行络合。络合机理如图3 所示，其中R 为阿拉伯糖、葡萄糖及七元氮杂糖。

1.3.1 络合物的合成实验

将0.52 g（2.39 mmol）二氧化锗放入15 mL 烧杯中，加入0.50 g 氢氧化钠颗粒后，加入10 m L纯水，待完全溶解后，再用浓度为1 mol/L 的硫酸调节溶液的pH 为7。补加纯水，定容至500 m L容量瓶中，得到浓度为10 mm ol/L 的Ge4+溶液，待用。

将19.5、24.3、24.5、44.1 mg 化合物Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ和五倍子单宁酸分别溶于体积分数为 50%的甲醇水溶液中，配制成浓度为10 mmo l/L 的溶液，待用。

向15 mL 离心管中加入2～4 滴醋酸钠缓冲液；随后，加入8 mL Ge4+溶液；均匀搅拌后，将2 mL上述配制的化合物Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ和五倍子单宁酸溶液缓慢滴加到离心管中，采用沉锗工艺[21]，以浓度为1 mol/L 的盐酸调节溶液的pH 为2；随后，在50 ℃恒温振荡器中振荡 2 h ，产生沉淀；最后，于1100 r/min 离心10 m in，收集上清液，沉淀用去离子水清洗2 次，再经离心，弃去上清液，得到沉淀，经-50 ℃冷冻干燥15 h 后得到白色固体粉末。

1.3.2 选择性实验

配制浓度均为33.3 m mol/L 的Ge4+、Fe3+和Zn2+标准溶液50 mL，分别量取3.3 mL，混匀后得到3 种浓度均为11.1 mmol/L 的混合金属离子溶液9.9 mL。取3 份备用。

分别将2 mL 浓度为10 mmol/L 的化合物Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ溶液加入到混合金属离子溶液中，用浓度为1 mol/L 的盐酸调节pH 为2，在50 ℃恒温振荡器中振荡2 h，产生沉淀，离心取出沉淀后在40 ℃烘箱中干燥2 h。分别得到化合物Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ与金属离子产生的络合物，采用ICP-MS 对上清液及络合物中Ge4+浓度进行检测。按照式（1）和（2）计算富集率和络合物中各元素的质量分数：

式中：η 为富集率，%；cb、ci 为空白样品、上清液的浓度，mol/L；Vb、Vi 为空白样品（8 m L 浓度为10 m mol/L 的Ge4+溶液+2 m L 体积分数为50%的甲醇水溶液）、上清液的体积，L；W 为络合物中各元素的质量分数，%；ωi 为各金属在络合物中的含量，mg/g；ωt 为总金属在络合物中的含量，mg/g。

2 结果与讨论

2.1 化合物合成分析

在对没食子酸羟基进行苄基保护以及制备没食子酰氯时，均采用重结晶的方法收集产物，但一次重结晶不能完全得到纯化产物，需对其进行二次重结晶。此法操作简单、收率＞70%。

在没食子酰糖类化合物合成时，阿拉伯糖和七元氮杂糖在EDC/DMAP 条件下与三苄基没食子酸反应，可成功得到产物，但葡萄糖在此条件下未能得到目标产物。经反复改进实验方法，将三苄基没食子酸制备成三苄基没食子酰氯后，以乙腈为溶剂，仅在DMAP 条件下得到目标产物。

2.2 没食子酰糖类化合物络合锗分析

2.2.1 络合原理分析

化合物与锗络合的络合原理主要依赖于其分子中的羟基与锗离子的相互作用而形成沉淀[22]。基于轨道杂化理论，单宁酸与Ge4+的配位过程可划分为2 个关键阶段：首先，没食子酰糖类化合物分子中的苯酚羟基通过去质子化作用转化为苯氧基阴离子；随后，Ge4+与脱质子后的苯氧基阴离子发生配位反应。进一步推测，没食子酰糖类化合物与Ge4+的络合反应可能通过其分子中2 个相邻且在同一平面上的酚羟基协同参与完成，即Ge4+与2 个邻位苯氧基阴离子形成配位键。

从杂化轨道理论分析，该配位过程涉及Ge4+的sp3d2 杂化轨道与苯氧基阴离子的氧原子p 轨道重叠，形成具有六配位特征的Ge—O 共价键。这种配位模式不仅解释了没食子酰糖类化合物对锗的高效络合能力，也揭示了其沉淀形成分子的机制[23]。相关分子轨道作用模式见图4。

2.2.2 络合锗工艺条件分析

按照 1.3.1 节实验方法和步骤，在浓度为10 mmol/L 的Ge4+溶液8 mL、浓度为10 mmol/L 的单宁酸溶液2 mL 条件下，采用控制变量法，考察反应温度、振荡时间以及pH 对富集率的影响，结果见表1。

从表1 可知，单宁酸与Ge4+络合的最佳工艺为：溶液pH 为2、温度为50 ℃、恒温振荡2.0 h。在此条件下，Ge4+富集率为34.4%。

2.2.3 络合反应上清液中Ge4+浓度分析

化合物Ⅴ、Ⅵ、Ⅸ、单宁酸与Ge4+络合后上清液中Ge4+浓度见图5。

从图5 可知，合成的化合物（Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ）、单宁酸与Ge4+络合后，其上清液中Ge4+浓度均小于空白对照，则表明其均与Ge4+发生了络合反应。

2.2.4 络合物中锗含量分析

采用ICP-MS 对干燥后的络合物进行锗元素含量及富集率分析，结果见表2。

从表2 可知，合成的化合物Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ均能与Ge4+发生络合反应，但因每个化合物中没食子酸基团数量及中心糖单元种类不同，其络合能力存在显著差异。其中，化合物Ⅴ和Ⅸ的络合能力优于化合物Ⅶ及五倍子单宁酸。从络合机理推测：Ge4+具有典型的四配位特征，与4 个氧原子形成稳定配位结构。在HO—Ge4+配位络合中，主要依靠没食子酸基团上相邻且处于同一平面的2 个酚羟基与Ge4+相互作用，这为络合反应提供了有利空间构型。实际反应中，1 个Ge4+可与1 个或多个化合物分子上的酚羟基络合。鉴于化合物相对分子质量较大且构型多样，可能出现多个化合物分子共同包裹1 个Ge4+的情况，进而增强了络合物的稳定性与复杂性。

从合成的化合物结构推测分析，没食子酰基有两组在环同侧，且处于间位。其中，葡萄糖C1，α型没食子酰基会对C2 上没食子酰基团产生位阻效应，影响C2 与C4 上没食子酰基络合Ge4+的能力。因而化合物Ⅴ无该效应，化合物Ⅸ因七元环柔性较大，该效应降低。这或许是化合物Ⅴ和Ⅸ对Ge4+选择性优于葡萄糖型的原因。

在没食子酰糖类化合物体系中，络合能力不仅取决于中心糖分子种类和没食子酸基团数量，化合物构型也是关键影响因素。这一发现为定向设计高效络合Ge4+的单宁酸衍生物指明了结构优化方向，也为单宁酸作为经济高效的替代品应用于稀有金属锗精提工艺提供了理论支撑。

2.3 选择性络合金属分析

合成的化合物展现出优异的络合Ge4+的性能。由于工业中利用单宁酸等提取金属锗通常是从氧化锌等矿石浸出液中提取，其矿石浸出液中金属离子种类复杂，包括Fe3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+等[24]。其中，含量最高、对金属锗提取影响最大的为Fe3+和Zn2+。

2.3.1 化合物选择性络合金属离子分析

采用电感耦合等离子质谱仪对生成的络合物进行元素占比分析，结果见图6。

从图6 可知，在复杂金属离子共存的环境中，合成化合物对Ge4+的络合能力稍弱于Fe3+，却远强于Zn2+。ALGUACIL 等[25]研究发现，金属离子与化合物发生络合反应的能力强弱主要取决于金属离子的电荷密度，电荷密度越高，金属离子对配位原子的吸引力越强，越容易形成稳定的络合物。Fe3+的离子半径相对较小，因而具有极高的电荷密度，使得其在多种金属离子中能够优先与化合物发生络合反应；Ge4+水解倾向较强，水解后其产物所带电荷数降低，亲电性也随之减弱，进而导致其有效电荷密度低于Fe3+，因此削弱了其络合能力[26]；Zn2+的离子半径较大，电荷密度远低于Fe3+和Ge4+，在溶液中难以竞争配位点，因而络合能力最弱，优先级也最低。这也是在单宁沉锗工艺之前优先除去浸出液中Fe3+杂质的原因。

3 结论

（1）通过对没食子酸结构进行修饰，得到的产物与阿拉伯糖、葡萄糖、七元氮杂糖进行反应，得到了没食子酰阿拉伯糖、没食子酰葡萄糖以及没食子酰七元氮杂糖。

（2）合成的3 种没食子酰糖类化合物均可与Ge4+发生较强的络合反应，生成稳定的络合物。

（3）没食子酰糖类化合物与Ge4+络合的最佳工艺条件为：溶液pH 为2、温度50 ℃、振荡2.0 h。

（4）合成的没食子酰葡萄糖展现出与五倍子单宁酸相当的络合能力；没食子酰阿拉伯糖及没食子酰七元氮杂糖则表现出更优于五倍子单宁酸的络合能力。

（5）没食子酰糖类化合物络合Ge4+、Fe3+和Zn2+的优先顺序为Fe3+＞Ge4+＞Zn2+。

在工业中，通常采用氧化焙烧法对其进行富集，得到含锗粗矿，进一步提取出高纯度的锗。未来可对其焙烧工艺进行因素（温度、通氧量等）优化，以最低的成本来或得较纯的锗金属。

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Synthesis of galloyl glycoside compounds and their complexation with metallic germanium

LI Haifei1, LIU Yijun1, LUO Bo2, LUO Zhijun3, ZHANG Yongmin4*
（1. School of Pharmacy, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550025, Guizhou, China;2. School of Food and Pharmaceutical Engineering, Guizhou Institute of Technology, Guiyang 550025, Guizhou, China;3. Guiyang Gallochem Co., Ltd., Guiyang 550214, Guizhou, China; 4. Sorbonne Université, CNRS, Institut Parisien de Chimie Moléculaire, Paris 75005, France）

Abstract：Gallic acid was modified to synthesize tribenzyl gallic acid and its acyl chloride, and then reacted with D-arabinose, glucose and heptaazinose. After catalytic hydrogenation debenzyl, three galloyl glycoside compounds, gallio yl-arabinose (Ⅴ), g allioyl-glucose (Ⅶ) and gallioyl-heptaazinose (Ⅸ), were obtained,respectively. T he st ructures of th e syn thesized in termediates and targ et co mpounds were conf irmed by 1HNMR, 13CNMR and HRMS. The galloyl glycoside compounds were complexed with germanium (Ge4+)solution, a nd the com plexes we re obta ined by cent rifugation a nd freeze -drying. The ge rmanium concentrations in the centrifuged supernatants and the complexes were analyzed. The results showed that the concentrations of Ge4+ in th e supernatants were l ower than that in the stand ard solution (10 mmol/L),indicating that al l t hree synthesized galloyl gl ycoside compounds co uld undergo complexation reactions with Ge4+, and form stable complexes which precipitate out. The optimal conditions for the complexation of galloyl gl ycoside c ompounds an d Ge4+ were ob tained as follow：pH of so lution 2, tem perature 50 ℃,shaking time 2.0 h. The order of the complexation of Ge4+, Fe3+ and Zn2+ with galloyl glycoside compounds was Fe3+＞Ge4+＞Zn2+. Based on the adsorption amount of Ge4+, the ability of the synthesized galloyl glucose complex to bind Ge4+ was si milar to th at of gallic tan nic acid, while that of g allic arab inose and gallic heptaazinose was better than that of gallic tannic acid.

Key word s：galloyl sacchari de com pounds; structural modi fication; ge rmanium co mplexes; germanium content; fine chemical intermidiates

中图分类号：O641.4

文献标识码：A

文章编号：1003-5214 (2025) 11-2535-08

收稿日期：2025-08-16; 定用日期：2025-10-20;

DOI：10.13550/j.jxhg.20250537

基金项目：贵州省教育厅高校科技成果转移转化服务乡村振兴示范基地项目（黔教技[2022]063 号）；贵州医科大学药用植物功效利用国家重点实验室开放课题（FAMP202106K）

作者简介：

李海飞（1998—），男，硕士生，E-mail：2269425043@qq.com。

联系人：张勇民（1957—），男，研究员，E-mail：yongmin.zhang@sorbonne-universite.fr。