青蒿素的研究现状1 前言青蒿素是一种倍半萜内脂类化合物［1］，分子式为C15H22O5，有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和抑制肿瘤细胞毒性等作用［2］。

目前，青蒿素用于疟疾防治的价值已被人类认识和接受，世界卫生组织已把青蒿素的复方制剂列为国际上防治疟疾的首选药物。

青蒿素因其在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，传统提取方法一般采用有机溶剂法，后来又出现了超临界CO2萃取技术、超声提取技术、大孔吸附树脂提取技术、微波辅助萃取技术、快速溶剂萃取技术以及联用技术。

青蒿分布地域狭窄, 青蒿素含量低(0.01%~0.5%). 化学合成青蒿素产率不理想, 成本高. 随着全球疟疾发病率(3.8 亿人/年)和死亡率(4600 万人/年)逐年升高[3], 青蒿素类抗疟药需求量迅猛增长, 导致青蒿素原料药供不应求, 市场价格飙升[4]。

近10 年来,为了从根本上解决青蒿素的供需矛盾, 国内外争相开展了青蒿素合成生物学及代谢工程研究, 一方面尝试在微生物体内重建青蒿素生物合成途径[5], 另一方面对青蒿中原有的青蒿素生物合成途径进行遗传改良[6]。

我国在“九五”期间开展青蒿素的开发研究将具有可观的经济效益和社会效益。

本文将对目前国际上青蒿素研究的现状从以下几个方面进行论述。

2青蒿素的发现及历史青蒿入药, 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。

从历代本草及方书医籍的记载, 青蒿入药治疗疟疾是经过长期的临床实践经验所肯定的。

在现代临床上用于对恶性疟疾、发热、血吸虫病、腔黏膜扁平苔藓、红斑狼疮、心律失常的治疗［7］，并且对类风湿性关节炎的免疫有显著疗效［8］。

1971 年以来, 中医研究院青蒿素研究小组通过整理有关防治疾病的古代文献和民间单验方, 结合实践经验, 发现中药青蒿乙醚提取的中性部分具有显著的抗疟作用。

在此基础上, 于1972 年从青蒿中分离出活性物质——青蒿素,在青蒿素药理实验的基础上, 人们又进行了大量的药理和临床疗效研究。

1973 年9 月, 青蒿素首次用于临床, 到目前为止, 已有十几种衍生物的抗疟效果比青蒿素活性高出多倍。

自我国开展有关青蒿素的研究后, 世界各国相继开展此方面的重复性研究, 获得的结果显示了抗疟的特效性。

3青蒿素的来源青蒿素来源主要是从青蒿中直接提取得到；或提取青蒿中含量较高的青蒿酸，然后半合成得到。

目前除青蒿外，尚未发现含有青蒿素的其它天然植物资源。

青蒿虽然系世界广布品种，但青蒿素含量随产地不同差异极大。

据迄今的研究结果，除中国重庆东部、福建、广西、海南部分地区外，世界绝大多数地区生产的青蒿中的青蒿素含量都很低，无利用价值。

青蒿广泛分布在中国的各省市, 不同产地青蒿素含量差异显著, 最高可达干重的1%—2% 。

为获得最大的青蒿素产量,对不同生长期的青蒿素含量变化进行考察, 认为青蒿的采集期在生长盛期至花蕾期之前, 此时的青蒿素含量最高, 营养体重量大, 在青蒿植株和枝条上的叶片中, 青蒿素含量均呈下部、中部、上部依次递增的规律。

因此, 青蒿植物的上部和枝条上部的叶片应首选入药, 其次为中部, 最后才是下部。

不同的干燥方法对青蒿素的产量也有一定的影响, 比较晒干、阴干和60℃烘干三种方法, 以自然晒干的效果最好, 比阴干的样品含量高23. 76%。

在人工栽培中稍加肥料, 青蒿植株高大, 青蒿素的含量较野生的略高,且嫩叶比老叶的含量高。

陈福泰[ 9] 在人工控制的环境中栽培青蒿, 在青蒿生长的基本条件得到满足的情况下, 生长环境中的营养物质的含量与生长基质对青蒿素含量没有影响, 而高温和短距离光照可促使青蒿素含量成倍增加。

Elhag 等[ 10] 筛选高产的青蒿植株时, 发现青蒿的含量高的植株具有长的节间, 茁壮的茎杆, 伸展开的枝条和茂密的叶。

Liersch 等[ 11] 对筛选的青蒿品种811 喷洒植物激素chlormequat , 结果植株的青蒿素含量比对照高30% 。

4青蒿素的提取工艺4.1 传统溶剂提取法溶剂提取法是植物天然化学成分提取中采用的最普遍的方法。

青蒿素是从黄花蒿中提取到的一种无色针状结晶，易溶于丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸，可溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚，在水中几乎不溶，因此传统提取青蒿素的方法一般采用有机溶剂法，并采用重结晶和柱层析进行分离，其基本工艺为: 干燥—破碎—浸泡、萃取( 反复进行) —浓缩提取液—粗品—精制。

提取方法主要有室温提取、冷浸提取、回流提取、索氏提取等。

4.1.1温室提取王轶［12］以青蒿叶干粉为原料，在搅拌速度、溶剂量、温度、时间4 个水平进行正交实验，得出青蒿素最佳提取条件为: 搅拌速度800 r /min，溶剂量60 mL( 1 g 原料) ，提取温度50℃，提取时间120min，原料粒度0.25 mm。

青蒿素提取率最高可达78.19%。

谢莹等［13］称取50 g 干燥青蒿捣碎，依次次用200、150、100 mL 石油醚浸泡24 h，抽滤并合并滤液，在35 ～40℃减压浓缩，得到的粗品在上硅胶柱纯化，其纯品收率为0.13%，由此合成蒿甲醚的收率为75.8%。

4.1.2冷浸提取李自勇等［14］采用工业酒精冷浸法提取青蒿中的青蒿素，以浸渍时固液比、萃取时母液与萃取剂( 30 ～60℃) 为最佳溶媒介质，1%活性炭脱色的效果最佳，80% 甲醇洗提取液的浓缩浸膏得到进一步分离纯化。

此工艺提取分离所得的青蒿素的结晶经HPLC 法测定其含量最高为70.761%。

4.2新型提取工艺4.2.1超临界CO2萃取技术超临界CO2萃取(SFE) 技术是利用温度和压力均高于临界点的流体进行物质分离的一种方法。

在超临界状态下,将超临界CO2与待分离的物质接触,使其依次选择性地把极性大小、分子量大小、沸点高低不同的成分萃取出来。

超临界CO2的介电常数和密度随密闭体系的压力的增加而增加,升高程序的压力可以将不同极性的成分分离提取出来，当然,在各对应压力范围内所得到的萃取物不可能是单一的,这就需要通过控制条件得到最佳的混合比例,然后借助升温、减压的方法使CO2气体从超临界状态变为普状态。

超临界CO2萃取工艺优点众多［15］，其选择性高、特别适合热敏性物质的萃取，分离工艺简单，可节约能源，所用的溶剂CO2无毒、无味、无污染、无残留，非常安全，但因为对设备压力要求高，CO2极性较小，因此其对大分子物质提取率较低，从而导致在工业上的广泛应用受到限制。

4.2.2超声提取技术近些年，超声波在植物有效成分提取及中药化学成分提取中应用广泛［16］，已经成为实验室提取青蒿素的常用技术手段。

早在2000 年，赵兵等［17］就开展了将超声波用于强化石油醚提取青蒿素的研究。

结果表明: 超声波用于强化石油醚提取青蒿素时采用20 kHz、90 W 超声波，在50℃下，单次作用20 r /min 后继续搅拌至30 r /min 时提取率可达83%; 而用超声波处理6 次，每次处理2 min，共计12 min，提取相同时间，提取率可达81%，改进了原有青蒿素提取工艺，提高了回收率。

邓启华等［18］采用自制QHSTQ －A1 型智能连续逆流提取设备，青蒿干料投料速率为0．5 kg /10 rnin。

以6号溶剂油为溶剂，料液比为1∶4．5，物料停留时间9 h，浸取液用复合溶剂ZY－1 和复合沉淀剂ZY－2 处理，青蒿素提取率达89%，含量为99．2%以上。

魏增云等［19］以干叶为原料，考察石油醚萃取青蒿素的工艺条件。

如温度、时间、溶剂量及超声功率等因素。

正交法确定了最佳萃取工艺条件为: 温度40℃，超声功率90 W，时间20 min( 2 次) ，液固比120∶ 1( mL·g ) 。

用紫外分光光度法直接测定不同产地青蒿中青蒿素的含量。

结果表明: 用超声波强化石油醚萃取青蒿素与常规浸泡法石油醚萃取比较可以大大缩短萃取时间，提高了萃取率。

杨家庆等［20］使用超声提取法，采用正交设计法优化提取工艺，得出当超声数为1 次，溶剂量为样品量的60 倍，超声时间为70 min 时提取效果最佳。

超声提取在青蒿素的提取过程中应用广泛，但是也存在一些缺点，比如会造成严重的噪声污染，且对设备的要求高，因此还需要不断改善。

4.3大孔吸附树脂提取技术韦国峰等［21］探讨大孔吸附树脂提取青蒿素的方法，以青蒿素的吸附量、青蒿素含量、青蒿素收率和提取率为考察指标，确定了大孔吸附树脂提取青蒿素的工艺条件。

ADS －17 树脂对青蒿素的吸附量大，解吸容易，可用于提取黄花蒿中青蒿素的工业化生产，其工艺条件为: 青蒿素最大吸附量112.30 mg /g，吸附流速为2BV/h，洗脱剂为90%乙醇，解吸流速为2 BV/h，青蒿素含量大于99%，收率高达0.3%，提取率高达75% 以上。

研究表明: 溶液的pH 值、温度等因素在ADS－17 大孔树脂对青蒿吸附性方面均有影响［22］，降低温度有利于吸附; pH 值在6.2～6.5 范围内，树脂对青蒿素具有良好的吸附性能，因此大孔树脂可用于吸附青蒿素。

潘凤等［23］通过比较青蒿水煎液经大孔树脂柱层析后所得粗体物对结肠癌HT－29、Lovo 细胞核因子－kB( NF－kB) 活性的影响，寻找青蒿中对结肠癌细胞NF－kB 活性有作用的洗脱相。

结果表明: 青蒿水煎液采用大孔树脂柱层析分离，30% 乙醇洗脱相粗提物( 200μg /mL) 对结肠癌HT－29 细胞、Lovo 细胞NF－kB活性具有抑制作用。

4.4微波辅助萃取技术微波萃取( ME) 技术是食品和中药有效成分提取中的一项新技术［24］。

微波萃取的基本工艺流程为:选料—清洗—粉碎—微波萃取—分离—浓缩—干燥—粉化—产品。

5青蒿素的合成途径5.1半合成路线从青蒿酸为原料出发，经过五步反应得到青蒿素，总得率约为35～50%。

①：青蒿酸在重氮甲烷/碘甲烷/酸催化下与甲醇反应，再在氯化镍存在的条件下，被硼氢化钠选择性还原得到二氢青蒿酸甲酯；②：二氢青蒿酸甲酯在四氢呋喃或乙醚溶液中用氢化铝锂还原成青蒿醇；③：青蒿醇在甲醇/二氯甲烷/氯仿/四氯化碳溶液中被臭氧氧化后得到过氧化物，抽干后再在二甲苯中用对甲苯磺酸处理得到环状烯醚；④：环状烯醚溶解于溶剂中，在光敏剂玫瑰红/亚甲基蓝/竹红菌素等存在下进行光氧化合生成二氧四环中间体，再用酸处理得到脱羧青蒿素；⑤：脱羧青蒿素在四氧化钌氧化体系或铬酸类氧化剂的作用下氧化得到青蒿素。

5.2全合成路线可由多种路线对青蒿素进行全合成。

应用关键化合物烯醇醚在低温下的光氧化反应引进过氧基的全合成路线，反应以（-)-2-异薄荷醇为原料，保留原料中的六元环，环上三条侧链烷基化，形成中间体，最后环合成含过氧桥的倍半萜内酯。