青蒿素中的化学

陆汉忠

【摘要】青蒿素是一种含过氧基团的新型的倍半萜化合物。20世纪70年代，屠呦呦带领研究团队从中药青蒿中分离得到抗疟有效单体，命名为青蒿素，经动物实验发现该药物对疟疾起到有效抑制的作用。青蒿素之所以对疟疾起到有效抑制的作用，是由于它独特的结构和化学性质。

【关键词】青蒿素；结构；物理性质；化学性质

青蒿素尽管在四十多年前就有科学家研究它了，四十多年来，它在抗疟疾上发挥了巨大作用，可是，在我国科学家屠呦呦荣获2015年诺贝尔奖之前，很少人关注它，对它的了解也很少。屠呦呦获诺奖之后，青蒿素也因此让更多普通民众所熟悉。下面笔者对它做一些简单介绍，以帮助大家对它的认识。

一、青蒿素（Arteannuin）的化学结构

青蒿素是一种含过氧基团的新型的倍半萜化合物，是从与青蒿同属的黄花蒿（又名臭蒿）中提取的。

青蒿素分子的化学式为：C15H22O5。

科學家对青蒿素分子结构的确定是分段进行的。

根据红外光谱、核磁共振谱等对青蒿素分子分析及它的一些化学反应，首先推出青蒿素分子结构中含有如下结构：

即一个分子内有三个甲基（—CH3）和一个过氧基团（---O---O---）及其他原子团，其中一个甲基连在带氧原子的碳上。

如何将各个结构单元拼凑起来呢？科学家们根据上述结构和青蒿素的稳定性，用X射线对青蒿素分子的结构进一步分析，用直接法获得了全部非氢原子的结构信息，最后确定青蒿素的分子结构如下图：

青蒿素C15H22O5的相对分子质量为：

12×15+1×22+16×5=282

青蒿素中C、H、O三种元素的质量比为：（12×15）∶（1×22）∶（16×5）=90∶11∶40

二、青蒿素的性质

（一）物理性质

青蒿素是一种无色针状晶体，难溶于水，熔点156℃～157℃。

（二）化学性质（化学反应）

1.青蒿素的氢解

青蒿素用钯-碳酸钙在常温常压下催化氢化，即失去过氧而成环氧化合物（C15H22O4）。

2.青蒿素的硼氢化钠还原

青蒿素用硼氢化钠还原得到半缩醛化合物（C15H24O5）。

3.青蒿素与碱的反应

青蒿素在碳酸钾-甲醇溶液常温下放置1小时，得到针状结晶物a-环氧化合物（C15H20O4）。

4.青蒿素与酸的反应

青蒿素加入冰醋酸-浓硫酸溶液，摇匀使之溶解，在常温下放置16-17小时，得到呈浅棕黄色的物质五元环内酯化合物（C14H20O3）。

【参考文献】

[1]刘静明，倪慕云，樊菊芬，等.青蒿素（Arteannuin）的结构和反应[J].化学学报，1979，37（02）：129-143.

[2]屠呦呦研究的“青蒿素”到底是个啥？[N].科学时报，2015-10-05.

[3]李英，虞佩琳，陈一心，等.青蒿素类似物的研究——I、还原青蒿素的醚类、羧酸酯类及碳酸酯类衍生物的合成[J].药学学报，1981（06）.