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青蒿素Artemisinin报告者：刘小玲专业：药物化学导师：李国强老师学号：21140811033本科院校：郑州大学药学院•青蒿素的发现历程及其提取分离•青蒿素的结构特征及鉴定•青蒿素作用机制与构效关系•青蒿素的合成路线研究现状青蒿素的发现背景1964年毛泽东主席对越方的求援作出批示，周恩来总理随即下令，以军工项目的名义紧急研制“抗美援越”的抗疟新药。1967年5月23日周恩来总理再次就研发抗疟新药问题作出批示，并在军事医学科学院内特设了一个“523办公室”，要求要调动全国的力量，大打一场研发抗疟新药的战役。1971年初卫生部、总后卫生部和军事医学院等组织全国抗疟队伍在广州召开抗疟誓师大会。周恩来总理给会议发来电报，要求加大研制抗疟药物的力度。屠呦呦临危受命。1971年10月历经380多次鼠疟筛选，取得中药青蒿素筛选的成功。1972年从中药青蒿中分离得到抗疟有效单体，命名为青蒿素，对鼠疟、猴疟的原虫抑制率达到100%。1973年经临床研究取得与实验室一致的结果、抗疟新药青蒿素由此诞生。同年，屠呦呦研发出青蒿素第一个衍生物双氢青蒿素，抗疟的疗效一下子提高了10倍。1986年，青蒿素获得新一类新药证书，双氢青蒿素也获一类新药证书。成果1979年国家发明奖二等奖美国拉斯克奖提取•东晋葛洪《肘后备急方》:”青蒿一握，水一升渍，绞取汁尽服之”•浸泡、绞汁？干嘛不用水煎呢？是否害怕水煎的高温或酶的作用，破坏了青蒿的疗效？•60°C的乙醚冷浸法处理青蒿，然后将提取物注入染有鼠疟的小白鼠，发现对鼠疟的抑制率一下子有了明显的提高。——证明低温提取是保障青蒿疗效的一大关键•进一步改用低沸点溶剂处理青蒿，得到的提取物疗效更高更稳。•屠呦呦提取到191号（即191次实验）药物样品时，所做的动物实验，惊人地显示出100%的抑制率。•青蒿药材含抗疟活性的部分是在新鲜的叶片里，而非根、茎部位；最佳的采摘时节是青蒿即将开花的时刻。•屠呦呦又把青蒿提取物成功分离成中性和酸性两大部分。后者毒性大，而且还没有抗疟的功能，屠呦呦除掉这一部分，由此也解决了中草药含毒的副作用。在证实了中性部分是青蒿抗疟的有效成分后，屠呦呦又做猴疟的实验，同样取得了理想的效果。有机溶剂提取•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篙素。•溶剂汽油法•丙酮一硅胶柱层析法•稀醇法•甲苯提取法•“甲醇一乙醇一乙醚”法•超声波用于强化石油醚萃取•基本工艺是:干燥一破碎一浸泡、萃取(反复进行)一浓缩提取液一粗品一精制超亚临界CO2萃取•超亚临界流体萃取：处于临界区附近的流体可以像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。•黄花篙草经粉碎筛后投入萃取罐,从钢瓶出来的C02经过滤后由压缩机压缩至设定压力“温度由经过萃取罐夹套的循环水控制并稳定”当萃取罐达到所需压力温度后,开始循环萃取并计算萃取时间,含有青篙素的C02降压后进入分离罐,青篙素及杂质在分离罐分离析出,C02送入压缩机循环使用,萃取物进行简单的分离精制既得到青篙素纯品。微波萃取不同物质的介电常数不同,其吸收微波能的程度不同,由此产生的及传递给周围环境的热能也不同。在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热,从而使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小,微波吸收能力相对较强的萃取剂中。刘征涛等人采用频率为2450MHz或915MHz,功率为500-15000瓦的微波对黄花篙植物碎料在选自水、C1-C4的醇、乙醚、丙酮或其混合物的溶剂中进行初次约10min的预提1-3次;然后用选自汽油、石油醚、C1-C3醇及其混合物的萃取液对微波萃取所得初提液进行再次提取约5min的1-3次。然后精提,浓缩,纯化,得到青篙素纯度在95%以上的制品。结构测定•1972年，中科院生物物理所用当时最先进的“X—衍射法”，帮助屠呦呦确定了其青蒿提取物的立体化学结构：C15H22O5。这个分子式中不含氮（N）元素，这意味着其青蒿提取物是完全不同于喹啉类药物的一个全新的抗疟药，这是中国人的发明和创造。屠呦呦和她的同事们将这种无色针状的晶体，命名为青蒿素。结构测定HR-MS:分子式C15H22O5（3R,5aS,6R,8aS,9R,12S,12aR）IR:δ-内酯1745cm-1；过氧桥831,881,1115cm-1过氧桥的测定青蒿素以Pd-CaCO3催化氢化，经元素分析、质谱、核磁及红外测定，确证产物如下：与三苯基磷反应：1mol青蒿素消耗约1mol的三苯基磷Chemdraw模拟H谱Chemdraw模拟C谱C编号C化学位移（ppm）C化学位移模拟值H位置H化学位移（ppm）H化学位移模拟值C-150.0851.8CH1.411.49C-224.8924.5CH21.45;2.021.38;1.13C-335.9436.1CH22.09;2.421.70;1.45C-4105.41120.1CC-593.7497.3CH5.86(s)5.68C-679.5287.4CC-744.9941.6CH1.842.13C-823.4321.1CH21.10;1.911.52;1.27C-933.6334.2CH21.76;1.801.52;1.27C-1037.5636.7CH1.431.60C-1132.9333.5CH3.39(d-q)2.56C-12172.07172.4CC-1312.6013.1CH31.21(d)1.19C-1419.8719.1CH31.00(d)0.96C-1525.2425.7CH31.44(s)1.32作用机理•抗疟机制：作用方式主要是干扰表膜-线粒体的功能。可能是青蒿素作用于食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。•抗肿瘤机制：肿瘤细胞膜是青蒿素攻击的主要靶点。青蒿素既可以通过诱导肿瘤细胞发生“凋亡”，也可以使细胞“胀亡”。•从机理上讲，疟原虫和肿瘤细胞都含有较高的铁成分，而青蒿素可以结合铁元素，产生自由基，破坏细胞膜。细胞膜被破坏膜通透性增加大量的钙离子会进入细胞内，诱导细胞程序化死亡细胞内的渗透压发生变化，细胞吸收大量水分发生膨胀直至死亡青蒿素及其衍生物•青蒿素具有水溶性差、热稳定性差的缺点，制成片剂因其难溶性，生物利用度低，且体内代谢快。而纳米青蒿素的水溶性好，制成针剂后可进行静脉注射，将极大地提高药效，减少用药量，扩大应用范围。•青蒿素由于存在近期复燃性高、在油中和水中的溶解度低以及难以制成合适的剂型等不足,需对其结构进行改造,以期在保持青蒿素优良药理作用基础上开发新药,进一步改善和提高药效。而合成青蒿素衍生物蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿琥酯、双氧青蒿素等克服了青蒿素复燃率高的弊病。蒿甲醚其抗疟作用为青蒿素的10至20倍,目前其开发成功的剂型蒿甲醚注射液为主要含蒿甲醚的无色或淡黄色澄清灭菌油溶液。蒿乙醚抗疟作用稍逊于蒿甲醚，且蒿乙醚的生产不如蒿甲醚更经济实用。双氢青蒿素•比青蒿素有更强的抗疟作用,它由青蒿素经硼氢化钾还原而获得。青蒿素的构效关系•l)过氧桥环为其抗疟活性必要基团;•2)抗疟活性的存在归功于内过氧化物-缩酮-乙缩醛-内酯的结构；•3)取代基链长增加对抗疟活性提高有利,但取代基过大反而降低活性,因此取代基链长不宜过长，可在端处分支;•4)R、S异构体中有利于减小分子表面积的构型,有利于抗疟活性提高，如蒿甲醚、蒿乙醚均为β-构型；•5)分子中引入亲水性基团或使其极性增大，抗疟活性减小——为保持和增加抗疟活性，其亲酯性非常重要。青蒿素逆合成分析以法尼基焦磷酸为起始原料生物合成青蒿素