神奇的过氧键

孟凡盛

一、 抗疟疾神药：青蒿素和双氢青蒿素

2015年10月，屠呦呦因创制新型抗疟药的伟大贡献，荣获2015年度诺贝尔生理学或医学奖。屠呦呦创制的青蒿素和双氢青蒿素拥有对疟原虫100%的抑制率，被誉为“拯救2亿人口”的发现，这一伟大发现与分子结构中的过氧键有关。

1.罕见的过氧键结构

青蒿素具有过氧键和内酯环，这在自然界是十分罕见的。结构中过氧键具有氧化性，是抗疟的必需基团。作用机理是青蒿素在体内产生的自由基团与疟原虫蛋白结合，改变疟原虫的细胞膜结构，使疟原虫死亡。双氢青蒿素对红细胞内期疟原虫有强大且快速的杀灭作用，能迅速控制临床发作及症状。

2.青蒿素的性质

（1）物理性质

青蒿素为无色针状结晶，熔点为156 ℃—157 ℃ ，易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯，可溶于乙醇、乙醚，几乎不溶于水。

（2）化学性质

因其具有特殊的过氧键，青蒿素对热不稳定，易受湿、热和还原性物质的影响而分解。 由于青蒿素是分子内酯，理论上酯基可以发生水解反应。

3.用途

（1）青蒿素是治疗疟疾耐药性效果最好的药物，世卫组织大力推广的以青蒿素类药物为主的联合疗法，也是当下治疗疟疾的最有效最重要手段。自屠呦呦发现青蒿素以来，青蒿素衍生物一直作为最有效、无并发症的治疗疟疾联合用药。

（2）近年来随着研究的深入，青蒿素的其他作用也越来越多地被发现和应用研究，如抗肿瘤、治疗肺动脉高压、抗糖尿病、抗真菌、免疫调节等。

【例1】我国科学家屠呦呦因创制新型抗疟药——青蒿素和双氢青蒿素（结构图略）的贡献，荣获2015年诺贝尔奖。下列有关叙述错误的是（）

A.双氢青蒿素分子式为C15H22O5

B.青蒿素可溶于C2H5OC2H5，难溶于水

C.分子中都含有醚键和过氧键

D.青蒿素与氢气发生加成反应生成双氢青蒿素

【命題意图】精选我国科学家对世界抗疟疾的巨大贡献设计试题，弘扬立德树人的同时，考查考生“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养。

【解析】由键线式可知，青蒿素和双氢青蒿素的分子式分别为C15H20O5和C15H22O5，A项正确。用乙醚萃取青蒿中的青蒿素不破坏其药理活性是屠呦呦的重要贡献之一，同学们应该知道，青蒿素分子中有15个碳原子（憎水的烃基比较大），据结构推知青蒿素难溶于水，B项正确。由键线式知，青蒿素和双氢青蒿素分子中都含有醚键和过氧键，C项正确。从结构上看，双氢青蒿素是青蒿素中酯基里的碳氧双键与氢气加成的结果，但酯基（还有羧基）不能与氢气发生加成反应，酯基一般在“万能还原剂”硼氢化钠（NaBH4）作用下还原为醇羟基，D项错误。

【答案】D

二、 高效消毒：免洗洗手液和过氧乙酸消毒液

新冠肺炎疫情是一场感染范围极广、防控难度极大的突发公共卫生事件，严重威胁人民群众的生命健康。全国人民团结一心抗击新冠病毒，我国率先取得阶段成果，高三、初三的学生先行返校，校园内随处可见的免洗洗手液，既方便进行手部消毒又节约自来水。为加强公共场所和家庭消毒，切断病毒传播途径，国家市场监督管理总局制定了《过氧乙酸消毒液安全使用指南》。免洗洗手液和过氧乙酸消毒液的消毒原理都与过氧键有关。

1. 免洗洗手液

（1）成分

过氧化氢、活性胶质银离子、乙醇、水。

（2）过氧化氢的结构与性质

化学式：H2O2，电子式：，结构式：H-O-O-H（既有极性的氢氧键，又有非极性的过氧键）。

物理性质：过氧化氢可与水任意比例混溶，水溶液俗称“双氧水”，为无色透明液体。

化学性质：H2O2是一种强氧化剂，其水溶液适用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒。由于H2O2的还原产物为水，无污染，加上乙醇易挥发，因此洗手后不需要水洗，故称之为“免洗”。

（3）功能

免水洗手液使用、携带方便，随时随地都可以清洁双手，适用于医院、银行、超市、大中小学、幼儿园、家庭、机场、码头、火车站等无水源的环境中进行手部免洗消毒。

2.过氧乙酸

（1）结构与性质

结构简式为CH3COOOH，结构式为，

含有过氧键，属于有机过氧化物，具有强氧化性、酸性、腐蚀性、不稳定性。

（2）使用方法

过氧乙酸是一种消杀能力较强的高效消毒剂，它可以迅速杀灭各种微生物，包括病毒、细菌、真菌及芽孢。由于它有腐蚀性，必须按比例稀释后使用，否则会造成灼伤。它也不能用于人体皮肤消毒。

【例2】下列化学品中，不能将细菌彻底杀死的是（）

A. 95%的医用酒精

B.过氧乙酸消毒液

C. 84消毒液

D.免洗洗手液

【命题意图】结合新冠肺炎的当前抗疫形势，考查化学知识在日常生活中的应用，体现科学精神与社会责任的化学核心素养。

【解析】75%的医用酒精可以使蛋白质变性而起到杀菌消毒的作用;过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死;若酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死，A项符合题意。过氧乙酸是杀菌能力较强的高效消毒剂，它可以迅速杀灭各种病毒、细菌、真菌及芽孢， B项不符合题意。84消毒液是一种以次氯酸钠（NaClO）为主要成分的高效消毒剂，广泛用于宾馆、医院、家庭等的卫生消毒，C项不符合题意。免洗洗手液的成分为过氧化氢、活性胶质银离子、乙醇、水，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、铜绿假单胞菌等200多种细菌的杀菌率较高，D项不符合题意。

【答案】A

上述物质的重要用途，都与过氧键的强氧化性有关。事实上，过氧键也有还原性，当过氧键遇到更强的氧化剂时表现出还原性，失去电子被氧化为氧气，也没有污染。例如，我们既形象地把含有过氧键的过氧化氢称为“绿色氧化剂”，又称为“绿色还原剂”。