青蒿素的合成途径研究院系：化工学院专业：09级制药工程2班学好：2009650807姓名：曾慧敏目录1、概述 (3)2、基本性质 (3)3、提取工艺 (4)4、合成途径 (4)（1）半合成 (4)（2）全合成 (6)（3）生物合成 (7)（4）衍生物 (7)5、研究现状 (8)6、市场需求 (10)概述青蒿素类抗疟药，是我国用举国之力研制成功的全球唯一的治疗疟疾特效药，被称为“中国的第五大发明”。
世界卫生组织曾专门向该药的研制人员致敬；中国领导人访问非洲时，经常特意把它带过去。
2006年11月4日，国家主席胡锦涛在中非合作论坛北京峰会上承诺：今后3年内，中国向非洲提供3亿元人民币无偿援款防治疟疾，用于提供青蒿素类药品及设立30个抗疟中心。
防治疟疾的青蒿素类药品，已成为中国发展外交、提升国家形象的重要推手。
有资料显示，江苏高邮县一直有使用青蒿治疟疾的做法。
双氢青蒿素发明人李英回忆称，1958年高邮就有用青蒿汆汤治疗疟疾的记录，在1969年，当地农村医生和群众还利用当地青蒿开展疟疾的群防群治，取得了“良好的效果”中国于1969年开始抗疟药研究。
历经380多次鼠疟筛选，1971年10月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。
1981年10月在北京召开的由世界卫生组织主办的“青蒿素”国际会议上，中国《青蒿素的化学研究》的发言，引起与会代表极大的兴趣，并认为“这一新的发现更重要的意义是在于将为进一步设计合成新药指出方向”。
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。
这些成果分别获得国家发明奖和全国十大科技成就奖。
2011年9月，中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药青蒿素和双氢青蒿素的贡献，获得被誉为诺贝尔奖“风向标”的拉斯克奖。
这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。
基本性质通用名称：青蒿素英文名称：Artemisinin分子式：C15H22O5；分子量：282.33理化性质：无色针状晶体，味苦,在丙酮、、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，在水中几乎不溶；熔点：156-157℃。
药动学：青蒿素青篙素是从中药青篙中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。
其对鼠疟原虫红内期超微结构的影响，主要是疟原虫膜系结构的改变，该药首先作用于食物泡膜、表膜、线粒体，内质网，此外对核内染色质也有一定的影响。
提示青篙素的作用方式主要是干扰表膜-线粒体的功能。
可能是青篙素作用于食物泡膜，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。
体外培养的恶性疟原虫对氚标记的异亮氨酸的摄入情况也显示其起始作用方式可能是抑制原虫蛋白合成。
提取工艺提取分离青蒿素的方法有多种，适合中型生产的工艺流程如下：青蒿叶70%乙醇浸出浸提液活性炭脱色，减压浓缩至1∕5浸膏上清液 70%EtOH溶解、浓缩静置析晶、滤过粗晶Ⅰ母液重结晶加石灰乳净化，滤过青蒿素滤液沉淀加乙酸调pH6-7，减压浓缩、静置析晶、滤过粗晶（与粗晶Ⅰ合并）母液（弃去）青蒿素的合成途径（一）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。
（二）全合成路线：可由多种路线对青蒿素进行全合成。
如Schmil等1983年报道了一条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。
许杏祥等于1986年报道了青蒿素的化学合成途径，其合成以R-(+)-2香草醛为原料，经十四步合成青蒿素。
1、化学合成途径Schmil等，1983年报道了一条应用关键化合物5(肛H)低温下的光氧化反应引进过氧基的全合成路线,反应以(-)-2-异薄勒醇为原料,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。
许杏祥等于1983年最先研究了从青蒿酸到青蒿素的半合成;并于1986年报道了青蒿素的化学合成途径,其合成以R-(+)-2香草醛为原料,经十四步合成青蒿素。
2、植物组织培养合成青蒿素利用植物组织培养来生产青蒿素是目前青蒿素研究的一大热点,可能成为大规模生产青蒿素的重要手段。
中科院化冶所、植物所等利用发根农杆菌诱导出青蒿素含量较高的黄花蒿发根。
植物组织培养生产青蒿素的研究工作者已经在青蒿愈伤组织,悬浮细胞、芽和毛状根等培养体系中进行了青蒿素合成的探索。
青蒿素等倍半萜类的生物合成在细胞质中进行，途径属于植物类异戊二烯代谢途径，可分为三大步：由乙酸形成FPP，合成倍半萜，再内酯化形成青蒿素。
：FPP→4,11-二烯倍半萜→青蒿酸→二氢青蒿酸→二氧青蒿酸过氧化物→青蒿素。
目前在青蒿芽、青蒿毛状根和青蒿发根农杆菌等培养体系中进行的青蒿素合成技术极有可能被应用于工业生产。
(三)青蒿素的生物合成（四）青蒿素-衍生物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。
青蒿素经以下反应可分别制得多种衍生物:①在BF3-EtO2催化下,生成烷化还原青蒿素,如蒿甲醚、蒿乙醚;⑥在吡啶中用酸酐或酰氯做成酰化还原青蒿素,如青蒿琥珀酰酯;⑨在吡啶中与氯甲酸作用生成甲酰化还原青蒿素。
①蒿甲醚(蒿甲醚的化学名称为12-B-甲基二氢青蒿素(C16H25O5=298.38),其结构见图2。
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。
②蒿乙醚(蒿乙醚(C17H27O5=311.40)的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。
蒿甲醚及蒿乙醚的结构式③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双氢青蒿素的化学合成途径利用植物组织培养来生产青蒿素,以及利用基因工程技术进一步提高青蒿素含量,是目前青蒿素研究的方向之一。
而将青蒿素用于抗肿瘤也是未来青蒿素研究的重点之一。
青蒿素的研究现状青蒿药物作为抗疟的明星药物，已经逐步得到全世界的认同。
更重要的是，随着科研工作者对青蒿药物抗疟的作用机理逐步清楚后，还开辟出新的应用领域。
桂林制药与浙江医科大学寄生虫研究所完成了青蒿琥酯抗血吸虫病的研究，将其作为预防血吸虫病的药物。
此外青蒿素也存在抗肿瘤活性。
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。
美国华盛顿大学的Lai研究员及Singh副研究员发现，青蒿素对杀死肿瘤细胞不仅效果明显，而且选择性强。
它对癌细胞有高度毒性，而对正常乳腺细胞仅有轻度影响。
最近，华盛顿大学和华立集团合作，目的是开发青蒿素抗癌药物，这将为青蒿素带来更为巨大的应用潜力。
研究发现，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”。
肿瘤细胞膜遭到破坏后，其通透性就随之发生改变，一方面细胞外大量的钙离子会进入细胞内，诱导细胞程序化死亡，即“凋亡”。
另一方面细胞膜通透性的增加导致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，即“胀亡”。
有研究表明，青蒿素能促进Bcl－2（一种抑制凋亡的基因）表达下调和Bax（一种促进凋亡的基因）表达上调，从而诱导凋亡。
另外，青蒿素的抗肿瘤作用可能与细胞内的铁有关，这一机制与青蒿素的抗疟作用机制极其相似。
铁是与细胞增殖相关的重要金属离子之一，在疟原虫、肿瘤细胞中的含量较正常细胞高，且肿瘤细胞铁离子的吸收与肿瘤细胞增殖呈正相关。
实验研究发现，青蒿素可以与铁反应产生大量的自由基，而自由基可以破坏肿瘤细胞膜即导致细胞内物质外漏，从而杀死肿瘤细胞。
因此外源性的铁也可以通过“凋亡”和“胀亡”两种途径增加青蒿素对肿瘤细胞的杀伤作用，例如铁传递蛋白与青蒿素能协同抑制肿瘤细胞的增殖。
青蒿素能与其他药物协同治疗肿瘤。
由于常规化疗药物对正常细胞也具有毒性，病人常常耐受差。
化疗失败是导致肿瘤转移和复发的重要因素。
青蒿素联合其他化疗药物治疗肿瘤可以达到更佳效果。
研究人员已经发现青蒿素与5－氟尿嘧啶、吡柔比星、阿霉素等化疗药物具有协同抗肿瘤作用。
青蒿素杀死肿瘤细胞同时还可以抑制血管生成因子的表达；抑制血管内皮细胞的增殖、迁移和管状形成并诱导血管内皮细胞凋亡。
通过抑制肿瘤内血管生成，从而大大控制肿瘤的复发和转移。
青蒿素衍生物联合放射治疗对肿瘤细胞具有更大的杀伤力。
最近，韩国的研究人员将神经胶质瘤细胞用双氢青蒿素预处理后，再给予放疗，发现这种抗疟药可增加放射敏感性，肿瘤细胞数可减少80％，但对乳腺癌细胞、宫颈癌细胞和肝癌细胞的作用较弱。
青蒿素对放疗的增敏作用可以减少放疗剂量和放疗副反应。
青蒿素是天然的植物提取物，虽然在动物实验中观察到其对中枢神经系统有轻微影响，但毕竟不像细胞毒性药物那样有很强的副作用。
同时，中国是青蒿素的最大生产地。
青蒿素价格适中，可以使大多数患者受益。
从国家的角度考虑，青蒿素产业国际化的意义绝不仅仅局限在每年10亿美元左右的潜在市场价值。
更重要的是，由于青蒿素是我国少数几个拥有自主知识产权的药品之一，其在国际医药领域的地位对我国其他医药产品，尤其是中药有着不可忽视的带动作用，以青蒿素产业为先导极有可能带动中药国际化的快速发展，从而形成我国医药工业新的经济增长点。
从应用研究、蒿草种植、原料提取一直到青蒿素制剂的生产和销售，我国正着手推进青蒿素产业化的进程，扶持青蒿素产业形成完整的产业链。
青蒿素具有水溶性差、热稳定性差的缺点，影响其应用效果。
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。
青蒿素问世后，专利权就被外国公司买去，我国只能作为原料供应商。