青蒿素晶体
青蒿素（artemisine）是从中药青篙（菊科植物黄花蒿的地上部分干燥物）中提取的有过氧基团的倍半萜内酯抗疟新药，是我国发现的第一个被国际公认的天然药物，在其基础上合成了多种衍生物，如双氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。青蒿素类药物毒性低、抗虐性强，被WTO批准为世界范围内脑型疟疾和恶性疟疾的首选药物。近年研究发现青蒿素及其衍生物均有抗炎、抗纤维化、抗孕、抗血吸虫、抗弓型虫、抗心率失常等作用。
青蒿素-理化性质
化学名：：(3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR)-八氢-3，6，9-三甲基-3，12-氧桥-12H-吡喃并[4，3-j]-1，2-苯并二塞平-10(3H)-酮
别名：黄花蒿素
CasNo：63968-64-9
化学式：C15H22O5
分子量：282.33
物理性状：无针状晶体，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚中可溶解，微溶于冷石油醚，在水中几乎不溶。熔点156-157℃，旋光度+69（c=0.5，CHCl3）。
化学性质：极易被硫酸亚铁还原，易于三苯磷反应。常规状态下较为稳定，但遇强碱则很快溶解，其内酯环打开的同时发生重排和分解。
熔点：156-157℃ ( 水煎后分解）
青蒿的主要成分可分为挥发性成分和非挥发性成分。挥发性成分为挥发油,包括蒿酮、异蒿酮、桉油精、左旋樟脑、丁香烯、蒎烯、龙脑、石竹烯氧化物、倍半萜醇等成分,其中樟脑
、龙脑、丁香烯、蒿酮、异蒿酮等一般含量较高:非挥发性成分为青蒿素、青蒿甲素、乙素、丙素及青蒿酸、香豆素、黄酮、豆甾醇等,其中青蒿素、青蒿甲素、乙素、丙素均为倍半萜内酯。
青蒿素-天然来源
青蒿素来源主要是从黄花蒿中直接提取得到；或提取黄花蒿中含量较高的青蒿酸，然后半合成得到。目前除黄花蒿外，尚未发现含有青蒿素的其它天然植物资源。黄花蒿虽然系世界广布品种，但青蒿索含景随产地不同差异极大。据迄今的研究结果，除我国重庆东部、福建、广西、海南部分地区外，世界绝大多数地区生产的黄花蒿中的青蒿素含量都很低，无利用价值。据国家有关部门调查，在全球范围内，目前只有中国重庆酉阳地区武睦山脉生长的青蒿素才具有工业提炼价值。对这种独有的药物资源，国家有关部委从80年代开始就明文规定对青蒿素的原植物(青蒿)、种子、干鲜全草及青蒿素原料药一律禁止出口。在青蒿素的科研开发中，只鼓励有实力的中国企业参与因此，无论从资源还是研发上讲，我国具有明显的优势。
青蒿素-提取工艺
从青蒿中提取青蒿素的方法是以萃取原理为基础,主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。挥发油主要采用水蒸汽蒸馏提取疟疾的青蒿素是用什么提炼的,减压蒸馏分离,其工艺为:投料———加水———蒸馏———冷却———油水分离———精油;非挥发性成分主要采用有机溶剂提取,柱层析及重结晶分离,基本工艺为:干燥———破碎———浸泡、萃取(反复进行)———浓缩提取液———粗品———精制
以下为几种常用的非挥发性成分提取方法:
(1)微波辅助提取法———在有机溶剂萃取基础上进行改进,选择性增加,溶剂消耗量大大减少,时间成倍缩短,收率提高,成本降低。它可大大提高提取速率(时间),且微波辅助提取的溶剂回收率与加热搅拌提取法、索氏提取法的溶剂回收率相当。
(2)超声波提取法———用于石油醚提取青蒿素时,提取率可达81%
(3)超临界二氧化碳提取法———超临界流体萃取,采用CO2作溶剂,价格低,无毒,不燃,可循环使用,不造成环境污染,其工艺简单,周期短,操作温度为常温,青蒿素几乎不发生热裂解等。
(4)加热搅拌提取法———经系统研究,获得较适宜的提取条件为原料粒度60目,提取时间2h,
提取温度50℃,溶剂量60mL(1g原料),搅拌速度800转/min。
(5)酶法———中草药的细胞壁由纤维素构成,其中的有效成分往往是包裹在细胞内,酶法就是利用纤维素酶、蛋白酶等破坏植物的细胞壁,以利于有效成分最大限度溶出。目前这方面的研究还未见报道。
影响提取的因素有:
①原料粒度;
②有机溶剂:石油醚是青蒿素提取较适宜的溶剂;
③提取方法,并且与提取时的温度、次数有关。
因此,对青蒿素无论采取何种提取方法,应综合考虑上述各提取方法的优缺点,结合实际情况进行选择。
青蒿素的合成途径
半合成路线：从青蒿酸为原料出发，经过五步反应得到青蒿素，总得率约为35～50%。
第一步：青蒿酸在重氮甲烷//酸催化下与甲醇反应，再在氯化镍存在的条件下，被硼氢化钠选择性还原得到二氢青蒿酸甲酯；
第二步：二氢青蒿酸甲酯在四氢呋喃或乙醚溶液中用氢化铝锂还原成青蒿醇；
第三步：青蒿醇在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中被臭氧氧化后得到过氧化物，抽干后再在二甲苯中用对甲苯磺酸处理得到环状烯醚；
第四步：环状烯醚溶解于溶剂中，在光敏剂玫瑰红/亚甲基蓝/竹红菌素等存在下进行光氧化合生成二氧四环中间体，再用酸处理得到脱羧青蒿素；
第五步：脱羧青蒿素在四氧化钌氧化体系或铬酸类氧化剂的作用下氧化得到青蒿素。
全合成路线：可由多种路线对青蒿素进行全合成。如Schmil等1983年报道了一条应用关键化合物烯醇醚在低温下的光氧化反应引进过氧基的全合成路线，反应以(-)-2-异薄荷醇为原料，保留原料中的六元环，环上三条侧链烷基化，形成中间体，最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。许杏祥等于1986年报道了青蒿素的化学合成途径，其合成以R-(+)-2香草醛为原料，经十四步合成青蒿素。
1 化学合成途径
Schmil等，1983年报道了一条应用关键化合物5(肛H)低温下的光氧化反应
引进过氧基的全合成路线,反应以(-)-2-异薄勒醇为原料,保留原料中的六元环,环上三条侧链烷基化,形成中间体,最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。许杏祥等于1983年最先研究了从青蒿酸到青蒿素的半合成;并于1986年报道了青蒿素的化学合成途径,其合成以R-(+)-2香草醛为原料,经十四步合成青蒿素。
②生物合成途径
用以下三种途径可生物合成青蒿素
(1)通过添加生物合成的前体来增加青蒿素的含量;
(2)通过对控制青蒿素合成的关键酶进行调控,或者对关键酶控制的基因进行激活来大幅度增加青蒿素的含量;
(3)利用基因工程手段来改变关键基因以增强它们所控制酶的效率。从法尼基焦磷酸出发,经
牦牛儿间架(Germacrane)、双氢木香交酯(Dihydroco stunodile)、杜松烯内酯(Car-dinano lide)和青蒿素B(Arteannuin B),最终生物合成青蒿素。
③植物组织培养合成青蒿素
利用植物组织培养来生产青蒿素是目前青蒿素研究的一大热点,可能成为大规模生产青蒿素的重要手段。中科院化冶所、植物所等利用发根农杆菌诱导出青蒿素含量较高的黄花蒿发根。植物组织培养生产青蒿素的研究工作者已经在青蒿愈伤组织,悬浮细胞、芽和毛状根等培养体系中进行了青蒿素合成的探索。
青蒿素等倍半萜类的生物合成在细胞质中进行，途径属于植物类异戊二烯代谢途径，可分为三大步：由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再内酯化形成青蒿素。：FPP→4,11-二烯倍半萜→青蒿酸→二氢青蒿酸→二氧青蒿酸过氧化物→青蒿素。目前在青蒿芽、青蒿毛状根和青蒿发根农杆菌等培养体系中进行的青蒿素合成技术极有可能被应用于工业生产。
青蒿素-合成方法
青蒿素为菊科植物青蒿中的主要活性成分之一,具有抗疟疾作用。目前由于提取工艺不成熟,
提取率较低,导致成本偏高。从而导致每年有大量的青蒿材料被浪费,为了充分利用资源。
1仪器与试药
紫外选用日本岛津紫外分光光度仪;万分之一天平(上海);青蒿素标准品购自中国药品生物制品检定所(批号: 0202-9501;规格: 50 mg);青蒿药材购自重庆市酉阳县,有效成份含量为4·15%;所用试剂均为分析纯。
2试验方法与结果　
2·1提取工艺[2-3]
2·1·1称取青蒿叶粗粉1 000 g置10 000mL圆底烧瓶中,加5 000 mL的70%乙醇,回流提取4次,每次1 h,趁热滤过, 80℃回收溶剂至约1 000 mL,用乙酸乙酯萃取至完全,萃取液浓缩成浸膏,用70%乙醇热溶,加2·5%活性碳脱,趁热滤过,回收乙醇至无醇味,静置,得黑柏油状黏液。
2·1·2称取青蒿叶粗粉1 000 g置10 000mL渗漏瓶中,加70%乙醇刚过药材面,浸泡过夜,以每
分钟3 mL的速度收取渗漏液, 80℃回收溶剂至约1 000mL,静置,滤过,沉淀用70%乙醇热溶,加2·5%活性碳脱,趁热滤过,滤液浓缩至不含醇味,静置,析出结晶。
2·1·3称取青蒿叶粗粉1 000 g置10 000mL圆底烧瓶中,加5 000 mL的石油醚,回流提取4次,每次1 h,趁热滤过, 80℃浓缩成浸膏,以(1∶1·5)拌硅胶粉,上硅胶柱,用乙酸乙酯:甲醇(95∶5)洗脱,分段浓缩洗脱液即得结晶。
2·1·4称取青蒿叶粗粉1 000 g置10 000mL圆底烧瓶中,加5 000 mL的120#汽油,回流提取4次,每次1 h,趁热滤过, 80℃回收溶剂至约1 000 mL,静置,滤过,沉淀用70%乙醇热溶,加2·5%活性碳脱,趁热滤过,滤液浓缩至不含醇味,静置,析出结晶。
2·1·5称取青蒿叶粗粉1 000 g置10 000mL圆底烧瓶中,加5 000 mL的120#汽油,加压冷巡环3次,每次5 h,滤过, 80℃回收溶剂至约1 000 mL,静置,滤过,沉淀用70%乙醇热溶,加2·5%活性碳脱,趁热滤过,滤液浓缩至不含醇味,静置,析出结晶。
2·2精制方法取粗结晶,加适量70%乙醇热溶,静置,析出结晶。
2·3检测方法照分光光度法,分别取上述供试品溶液、对照品溶液及空白对照溶液,在292 nm
的波长处分别测定吸收度,以对比法计算含量。
2·4实验结果　见表1。
结果表明:经精制,含量均符合《中国药典》相关规定。石油醚提取工艺收率最高,120#汽油回流提取次之, 70%乙醇很难得到符合规定的结晶。
3　结论
3·1醇提工艺很难得到符合含量规定的结晶,重结晶工艺复杂,并且收率太低。
    3·2石油醚工艺收率最高,但是所用硅胶柱为不可再生性的,成本偏高,且工艺复杂,费时费力。
3·3120#汽油所得收率仅次于石油醚,工艺简单,适合现代化大生产。
青蒿素的生物合成过程中生理生态因子的影响
 青蒿素生物合成过程中各种生理生态因子可在一定程度上影响青蒿素产量，这些因子主要有外源激素、芽分化及其他因素。
 外源激素影响：在培养时加入外源激素。如水解酪蛋白或N ine，发现它们均能提高青蒿素产量。