天然产物的提取青蒿素

青蒿素及其提取武汉大学天然产物化学及提取专业：应用化学学号：200722030146研究的意义和必要性1•青蒿素简介2•现状及前景展望3•主要成分的提取分离流程4分析方法内容介绍5•市场调研及经济技术分析6疟疾1.研究的意义和必要性多传染性疾病新的药物?禽流感等可能治疗方法艾滋病青蒿素庞诚青蒿素——书写21世纪的传奇科学前沿赖强贺彩丽青蒿素2007之变医药经济报/2007年/5月/23日/第001版疟疾的典型症状•疟疾是由疟原虫引起的寄生虫病，于夏秋季发病较多。在热带及亚热带地区一年四季都可以发病，并且容易流行。经疟蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染。不同的疟原虫分别引起间日疟、三日疟、恶性疟及卵圆疟。本病主要表现为周期性规律发作，全身发冷、发热、多汗，长期多次发作后，可引起贫血和脾肿大。•典型的疟疾多呈周期性发作，表现为间歇性寒热发作。一般在发作时先有明显的寒战，全身发抖，面色苍白，口唇发绀，寒战持续约10分钟至2小时，接着体温迅速上升，常达40℃或更高，面色潮红，皮肤干热，烦躁不安，高热持续约2～6小时后，全身大汗淋漓，大汗后体温降至正常或正常以下。经过一段间歇期后，又开始重复上述间歇性定时寒战、高热发作。••青蒿素是一种非常有前途的药物，被WTO称为“世界上目前唯一有效的疟疾治疗药物”。它的抗疟机理特殊，对抗氯哇的恶性疟和脑型疟具有：1高效、低毒、速效2有效干扰疟原虫的表膜—线粒体功能3阻断了以宿主红细胞浆为营养的供给，直接杀伤疟原虫4调节或抑制体液免疫功能郑全芳，青蒿素及其衍生物药理作用研究进展，中国兽药杂志，2006,40(1):40～44伊斯坦布尔第十届国际化疗会议上名各国医坛专家公认青蒿素为治疗疟疾的中国神药，是世界医药史上的创举，是对人类的重大贡献。因而对青蒿素的研究很快成为全球性的热门课题。•2.1青蒿素的分子结构•青蒿素(Artemisinin）是从复合花序植物黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体，分子式为C15H22O5，是一个含过氧基团的新型倍半萜内酯。具有过氧键和δ—内酯环，有一包括过氧化物在内的1，2，4-三呃烷结构单元，青蒿素这在自然中是十分罕见的。2.青蒿素简介邢华斌青蒿素的超临界流体吸附基础研究浙江大学硕士论文20032.2青蒿素的理化性质•青蒿素为无色针状晶体，熔点为156—157℃，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙醋和苯，可溶于乙醇、乙醚、热石油醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。由于其具有特殊的过氧基团，对热不稳定，在150℃以上分解。青蒿素在近紫外区没有吸收，但其末端(203nm)有吸收，可用于色谱定量分析。•邢华斌，青蒿素的超临界流体吸附基础研究，浙江大学硕士论文2003青蒿素的照片•青蒿素在抗疟中日益显出其重要性，目前青蒿素的来源有以下几种：•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。目前商业用的青蒿素主要来自植物黄花蒿的提取组织培养②半合成③全合成从植物黄花蒿中直接提取④①2.3青蒿素的来源钱国平黄花蒿中提取与纯化青蒿素的研究2007浙江大学博士论文2.4青蒿素的历史•菊科植物黄花蒿即中药青蒿在我国作为抗疟药己有二千多年的历史，青蒿入药，最早见之于马王堆三号汉墓出土（公元前168年左右）的帛书《五十二病方》，其后在《神农本草经》、《大观本草》及《本草纲目》等均有收录。•钱国平黄花蒿中提取和纯化青蒿素的研究浙江大学博士论文2007关于黄花蒿•“黄花蒿”是一年生植物，大约120天就可供提取青蒿素。这种植物容易采集，生命力旺盛，繁殖力强，不仅自身能抵御各种病虫侵袭，而且能适应各种恶劣气候，并且还会在夏秋之交散发出浓郁的香气。•黄花蒿虽然系世界广布种，但青蒿素含量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、云南、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，无生产价值。因此，我国具有明显的资源优势。•庞诚青蒿素——书写21世纪的传奇科学前沿•植物学研究表明黄花蒿系一年生草本植物，3月上旬至中旬出苗，4～7月植株营养生长旺盛，其中5～6月抽苔分枝，7月下旬至8月上旬孕蕾，8月中旬至9月中旬开花，9月下旬至10月下旬结实，11月倒苗。黄花蒿中青蒿素含量开花前期最高，开花后迅速降低，估采摘时间应为7月下旬至8月中旬。•李子颖等，青蒿素提取技术研究进展，中药研究与信息，2002，4（2）黄花蒿的照片李子颖等，青蒿素提取技术研究进展，中药研究与信息，2002，4（2）主要功能是抗疟，对鼠疟、猴疟、人疟均有抗疟作用1•20世纪80年代初，人们研究发现，青蒿素有抗血吸虫作用2抗肿瘤3增强和调节吞噬作用4对免疫功能的影响5利胆、祛痰、镇咳、平喘、抗孕62.5青蒿素的功能作用李伟,石崇荣，青蒿素研究进展，中国药房2003年第14卷第2期3.现状及前景展望•3.1青蒿素的研究现状•3.1.1中国关于青蒿素的文献有912篇，其中2007年发表的就有85篇。•3.1.2①21referenceswerefoundcontainingExtractionofArtemisininasentered②14referenceswerefoundcontainingpreparationofArtemisininasentered•3.1.3从黄花蒿中提取青蒿素方法：微波辅助提取、水蒸气蒸馏、有机溶剂提取、超临界CO2提取、大孔树脂提取等•3.1.4关于青蒿素的专利专利统计简报，2007年第9期（总第14期）持续增长的趋势从右图可以看出，在我国青蒿素及其衍生物的相关申请大致可分为制剂、合成和提取三大主要类别，并以制剂为主。在占申请总量近50％的药物制剂申请中，有21项为青蒿素及其衍生物的抗疟疾类复方制剂，其中国内申请有19项，占绝大多数。表明复方制剂是青蒿素类药物研究中的热点领域，其技术发展较快。专利统计简报，2007年第9期（总第14期）3.2前景展望•在今后的几年里,青蒿素的研究应在以下几个方向进行深入研究:•(1)野生青蒿资源的勘察,高产系的筛选;•(2)具有高效抗疟活性的青蒿素衍生物开发;•(3)青蒿素生物合成途径及关键酶的深入了解的基础上进行青蒿素合成的代谢调控;•(4)青蒿素合成关键酶基因的克隆,以及在合适的青蒿组织培养体系和微生物中高效表达;•(5)开发合适的青蒿组织培养生物反应器系统,进行过程的优化控制和放大,实现青蒿素大规模商业化生产。•最近,最初发现青蒿素具有抗癌作用的美国华盛顿大学正式与重庆华立控股公司和华立制药签约,研发新的青蒿素抗癌药物,这无疑使青蒿素类药物再添光辉•郭燕,王俊,陈正堂,青蒿素类药物的药理作用新进展,中国临床药理学与治疗学,2006•刘春朝等，青蒿素研究进展，化学进展,1999，11（1）主要成分•黄花蒿中的化学成份种类较多，目前己发现种以上，可分为挥发性成份和非挥发性成份两大类•非挥发性成份又可分为倍半萜类、黄酮类、香豆素类等三大类，主要有青蒿素、青蒿甲素、青蒿乙素、青蒿丙素、青蒿丁素、青蒿戊素，此外还有青蒿酸、青蒿酸甲酯、青蒿醇、棕搁酸、香豆素、廿八烷醇、豆幽醇，二肤化合物烯炔代合物。•挥发性成分主要含茨烯，异蒿酮，左旋樟脑，β-丁香烯，蒿酮等•阮栋梁，青蒿素的制备、用途和展望，渤海大学学报，2007年6月第28卷第2期4、青蒿素的提取方法•在从植物黄花蒿中提取青蒿素的过程中，主要存在着三个问题。•一、青蒿素在黄花蒿中的含量不高，一般在0.1-0.6%，而且黄花蒿的自然资源不甚丰富•二、青蒿素是细胞内产物，提取时青蒿素从细胞内释放，扩散进入提取介质比较慢，影响了提取率,增加了操作成本•三、青蒿素对热不稳定,受热易分解•从黄花蒿中提取分离青蒿素的关键在于以下三点•①如何使青蒿素提取率或利用率达到最高，充分利用宝贵的有限资源•②如何强化传质缩短提取周期，从而降低生产成本，提高经济效益•③如何避免或减少青蒿素受热过程，避免青蒿素受热分解。从黄花蒿中提取、精制青蒿素从所查的文献来看，主要有以下几种方法：青蒿素的提取方法大孔吸附树脂超临界CO2提取有机溶剂提取大孔吸附树脂提取青蒿素黄花蒿叶粉碎黄花蒿粗粉60%乙醇浸泡6h渗漉•渗漉液活性炭脱色抽滤滤液上ADS-17树脂柱流速2BV/h吸附树脂90%乙醇流速2BV/h洗脱洗脱液60oC以下减压回收溶剂放置，析出粗品•70%乙醇重结晶青蒿素•韦国锋等，大孔吸附树脂提取青蒿素的研究，IonExchangeandAdsorption,2007•：1.黄花蒿粗粉用60%乙醇室温浸泡6h后，开始渗漉。•2.ADS-17树脂为二乙烯苯氢键型吸附树脂，它具有表面吸附和氢键吸附的双重作用。树脂对青蒿素具有较大的吸附量，而且易于解吸，是较为理想的树脂。•3.以ADS-17树脂上柱，吸附、解吸流速均为2BV/h（BV/h即每小时流过床层的流动相的体积为树脂床体积BedVolume的倍数）•4.用90%乙醇作洗脱剂，青蒿素得率和提取率分别高达到0.3%和75%以上，其含量大于99%。韦国锋等大孔吸附树脂提取青蒿素的研究，IonExchangeandAdsorption，2007工艺要点有机溶剂浸提法青蒿素易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，微溶于冷石油醚，几乎不溶于水。因此可用有机溶剂提取植物中的有效成分，然后用柱层析或重结晶等方法分离精制得到青蒿素。•基本工艺是：干燥→破碎→浸泡、萃取（反复进行）→浓缩提取液→粗品→精制。•具体事例：用石油醚溶剂从青蒿素原料出发提取分离青蒿素的一条可行的工艺路线，其表述如下图所示。•阮栋梁等，青蒿素的制备、用途和展望，渤海大学学报(自然科学版)，2007黄花蒿的叶粉50g石油醚提取（3000mL）石油醚提取液2800mL减压旋转蒸发石油醚浸膏物质用100mL70%乙醇萃取注入萃取装置（分液漏斗）去除蜡质乙醇萃取液100mL用100mL含苯的石油醚萃取剂重复3次萃取液300mL醇相加5g活性炭脱色，过滤，回收溶剂浓缩液冷却结晶粗品0.2104g用50%的乙醇结晶青蒿素0.2254g•赵兵等对石油醚提取青蒿素的工艺作了较系统的研究。他们研究考察了超声波用于强化石油醚萃取的功效。采用超声波强化提取主要是利用超声波破碎细胞(空化作用)和强化传质(机械作用)，破碎的效果不仅取决于声强，频率，而且与提取介质性质等多种因素有关。•研究表明采用20KHz，90W超声波，在50℃下，单次作用20min后继续搅拌至30min时，提取率可达83%，而用超声波处理6次，每次处理2min共计12min提取相同时间，提取率可达81%,该研究对改进现有石油醚萃取工艺，提高产率有一定帮助。超临界CO2萃取•超临界流体萃取是一种新兴的萃取分离技术。处于临界区附近的流体可以象普通流体一样作为萃取剂使用，以高压液化气体为溶剂，加压逆流和减压蒸发为主导的工艺路线。•李子颖等，青蒿素提取技术研究进展，中药研究与信息，2002，4（2）流量器青蒿素分离器Ⅱ预热器取样分离器Ⅰ萃取器预热器缓冲罐高压泵冷冻装置CO2杂质放空预热器•黄花蒿草经粉碎筛分后装入萃取器。从钢瓶出来的CO2冷却成液态,再由高压泵压缩后进入缓冲罐,经预热器进入萃取器,与原料黄花蒿进行接触和传质。溶有溶质的超临界CO2经两级预热、两级减压后,进入分离器Ⅰ和分离器Ⅱ。从分离器Ⅱ顶部出来的CO2(压力约为5MPa)经流量计测量流量后放空(或循环使用)。预热器、萃取器和分离器温度均由恒温水浴控制恒定温度.•钱国平,超临界CO2从黄花蒿中提取青蒿素的研究,化工进展,2005,24•综合水蒸气蒸馏、有机溶剂萃取、超亚临界流体萃取、微波萃取、大孔树脂提取几种方法，•水蒸气蒸馏工艺简单，操作容易，周期较长，成本低。但只适用于黄花蒿中挥发性成分的提取；•有机溶剂法提取青蒿素，工艺路线成熟，易于工业化，但是需要多次萃取浓缩，能耗高，周期长，成本高，部分溶剂逃逸造成环境污染；•超临界流体萃取，