青蒿素中的化學

陸漢忠

【摘要】青蒿素是一種含過氧基團的新型的倍半萜化合物。20世紀70年代，屠呦呦帶領研究團隊從中藥青蒿中分離得到抗瘧有效單體，命名為青蒿素，經動物實驗發(fā)現該藥物對瘧疾起到有效抑制的作用。青蒿素之所以對瘧疾起到有效抑制的作用，是由于它獨特的結構和化學性質。

【關鍵詞】青蒿素；結構；物理性質；化學性質

青蒿素盡管在四十多年前就有科學家研究它了，四十多年來，它在抗瘧疾上發(fā)揮了巨大作用，可是，在我國科學家屠呦呦榮獲2015年諾貝爾獎之前，很少人關注它，對它的了解也很少。屠呦呦獲諾獎之后，青蒿素也因此讓更多普通民眾所熟悉。下面筆者對它做一些簡單介紹，以幫助大家對它的認識。

一、青蒿素（Arteannuin）的化學結構

青蒿素是一種含過氧基團的新型的倍半萜化合物，是從與青蒿同屬的黃花蒿（又名臭蒿）中提取的。

青蒿素分子的化學式為：C15H22O5。

科學家對青蒿素分子結構的確定是分段進行的。

根據紅外光譜、核磁共振譜等對青蒿素分子分析及它的一些化學反應，首先推出青蒿素分子結構中含有如下結構：

即一個分子內有三個甲基（—CH3）和一個過氧基團（---O---O---）及其他原子團，其中一個甲基連在帶氧原子的碳上。

如何將各個結構單元拼湊起來呢？科學家們根據上述結構和青蒿素的穩(wěn)定性，用X射線對青蒿素分子的結構進一步分析，用直接法獲得了全部非氫原子的結構信息，最后確定青蒿素的分子結構如下圖：

青蒿素C15H22O5的相對分子質量為：

12×15+1×22+16×5=282

青蒿素中C、H、O三種元素的質量比為：（12×15）∶（1×22）∶（16×5）=90∶11∶40

二、青蒿素的性質

（一）物理性質

青蒿素是一種無色針狀晶體，難溶于水，熔點156℃～157℃。

（二）化學性質（化學反應）

1.青蒿素的氫解

青蒿素用鈀-碳酸鈣在常溫常壓下催化氫化，即失去過氧而成環(huán)氧化合物（C15H22O4）。

2.青蒿素的硼氫化鈉還原

青蒿素用硼氫化鈉還原得到半縮醛化合物（C15H24O5）。

3.青蒿素與堿的反應

青蒿素在碳酸鉀-甲醇溶液常溫下放置1小時，得到針狀結晶物a-環(huán)氧化合物（C15H20O4）。

4.青蒿素與酸的反應

青蒿素加入冰醋酸-濃硫酸溶液，搖勻使之溶解，在常溫下放置16-17小時，得到呈淺棕黃色的物質五元環(huán)內酯化合物（C14H20O3）。

【參考文獻】

[1]劉靜明，倪慕云，樊菊芬，等.青蒿素（Arteannuin）的結構和反應[J].化學學報，1979，37（02）：129-143.

[2]屠呦呦研究的“青蒿素”到底是個啥？[N].科學時報，2015-10-05.

[3]李英，虞佩琳，陳一心，等.青蒿素類似物的研究——I、還原青蒿素的醚類、羧酸酯類及碳酸酯類衍生物的合成[J].藥學學報，1981（06）.