天然产物化学

1、青蒿素的提取、分离与结构青蒿素的提取、分离与结构解解析析 前言 青蒿素（Artemisinin)是从复合花序植物黄花蒿中提取的得到的一种无色针状晶体，分子式为C15H22O5，是一种新型倍半萜内酯，具有过氧键和-内酯环，有一个包括过氧化物在内的1,2,4-三呃烷结构单元，它的分子包括七个手性中心。如图所示。 (1)青蒿素分子结构前言 青蒿素的发现成为世界抗疟药史上继奎宁之后又一个重要里程碑，其结构独特，抗疟机理特别，对抗氯喹的恶性疟和脑性疟有特效，具有高效低毒的抗疟疾、抗肿瘤以及抗血吸虫等功效。 在天然植物中青蒿素的含量受地理环境、采集时期、采集部位、气温和施肥等因素的影响。青蒿广泛分布于中国

2、各省市，不同产地青蒿含量差异显著。不同干燥方法对青蒿素的产量也有一定的影响。青蒿素的提取与分离（一）提取1.索氏提取法 索氏提取法又叫索氏抽提法、连续提取法，是将有效成分从物体物质中萃取出来的一种方法。该方法主要是利用虹吸原理和溶剂回流，使得萃取物质每次都能被纯的提取剂所萃取，因此萃取的效率比较高。特点：索氏提取法选择性好，所得产品萃取的纯度较高；耗能低；设备简单，操作方便，其造价低，占有面积小，但是只能用于实验室研究，用于工业化生产时，能耗高，对设备的要求也高。青蒿素的提取与分离2.微波辅助提取法 微波辅助提取法又叫微波萃取，是一种将微波与传统的溶剂萃取相结合的提取方法。特点：微波辅助提取法

3、具有质量高，可以有效保护提取物的功能成分，能耗低，省时，溶剂用量少，后处理方法简便，无污染，生产线组成简便，节省投资等。3.超临界二氧化碳萃取法特点：超临界二氧化碳条件下萃取青蒿素的提取率有一定程度的提高。在40-60oC和15.2-29.7MPa的条件范围内，随着萃取温度和压力的增加，萃取率也逐渐增加，但萃取的选择性下降。青蒿素的提取与分离（二）分离柱层析法 青蒿素有弱极性,通过极性吸附剂吸附分离,可以除掉青蒿素浸膏中的大部分非极性杂质和部分强极性杂质,从而达到分离、精制的目的。一般采用硅胶作吸附剂。洗脱剂一般有苯、氯仿、石油醚、正己烷、异丙醇、乙酸乙醋、溶剂汽油以及它们组成的二元或三元体系

4、。洗脱方式有恒浓洗脱和梯度洗脱。结晶法 结晶法是通过青蒿素和杂质溶解度的差异来达到提纯目的的,通常与其它分离方法相结合使用。结晶溶剂与流份中青蒿素纯度和杂质种类有关,通常使用的有乙酸乙酯-正己烷、50%乙醇水溶液、70%乙醇水溶液、环己烷等。u青蒿素的红外光谱有-内酯及过氧的吸收峰，核磁共振在0.93(3C14-CH3)和1.06(C13-CH3)分别有一个仲甲基峰。在l.36(C15-CH3)有一个接于带氧原子碳上的甲基(CH3-C-O)。照射在3.083.44(C11-H)的一个质子，必是1.06甲基邻位的一个氢。其邻近的一个碳仅带有一个氢原子。在5.68(IH，单峰，C5-H)出现的一个

5、尖峰，推定其系与两个氧原子相连的碳上的一个氢，此质子无裂分，足见这个氢上的碳是与氧原子和叔碳原子相联。u青蒿素与三苯磷反应证明含有一个当量的过氧基。在质谱中m/e250出现的峰亦清楚地表示含有一个过氧基。青蒿素的结构解析青蒿素的结构解析u青蒿素用钯-碳酸钙在常温、常压下进行催化氢化，即失去过氧而成环氧化合物（2），经元素分析及质谱分子量测定,确定其分子式为C15H22O4,与（1）相比,正好失去一个氧原子.在红外光谱中过氧吸收峰消失，它的核磁共振谱峰与青蒿素十分相似。因此进一步证明青蒿素确是含有一个过氧基团的化合物。青蒿素的结构解析u青蒿素与盐酸羟胺反应后，呈现饱和内酯的颜色反应，用氢氧化钠定

6、量滴定接近于消耗1克分子碱，确证其含有一个内酯基团。用硼氢化钠还原青篙素得半缩醛化合物(3)，3用钯一碳酸钙在常温常压下进行催化氢化则失去过氧而得环氧化合物(4)，2用二异丁基铝氢还原也得到化合物(4)。4用铬酐一吡啶氧化复得化合物(2)。u通过化合物(1)和(2)的红外光谱、核磁共振谱和质谱以及一些化学反应，可以推定I、II、III、IV及V是青蒿素的部分结构。青蒿素的结构解析u青蒿素与从倍半萜内酯ArteannuinB(5)，经酸处理和氢化后所得的反式内酯化合物(6）均具有正的Cotton效应。可推定青篙素与化合物(6)的内酯具有相同的绝对构型。青蒿素的结构解析u青蒿素的C12羰基用钠硼氢

7、(NaBH4)还原所得之半缩醛化合物(3)(因C12酮基用钠硼氢还原时产生仲羟基混合物)，分别在4.6及6.2出现一个双峰。根据(3)的C12上质子的J值，可以推定C12的氢应是竖键的氢。照射在1.06的C11-CH3则在3.083.44的多重峰变成双重峰。根据J值可推定C7-H是横键的氢。从分子内核Overhauser效应(NOE)的实验，即照射C10-H时，可以判断H5与H10应是顺式的关系,均应在分子的面。在照射H7时，未观察到与H8的分子内核Overhauser效应。因此两者应是反式的关系。H7应是在分子的面。青蒿素应具有如图所示的立体结构。青蒿素的化学性质过氧基团反应 青蒿素在三苯基

8、磷和二甲苯溶液中通氮气回流，再加甲醛和水搅拌，水洗有机层，合并水层和酸性溶液，加碱，用无过氧化物乙醚提取，无水硫酸钠干燥，除去乙醚，测三苯基膦重量,结果消耗三苯基膦克分子数与青篙素相近，证明青蒿素含有一个当量的过氧基。氢解反应（1） （2）青篙素在含有把一碳酸钙的甲醇溶液中，在常温、常压下催化加氢,过氧化物被还原成化合物（2）。此反应所得为油状物,若将其溶于有少量丙酮的正己烷中，放置一天，变为化合物（2）的晶体而在重氮甲烷中则甲酯化得到甲酯化合物（7）。青蒿素的化学性质还原反应（1） （3） 青蒿素溶于甲醇,在冰浴中（0-5）搅拌分次慢慢加入固体硼氢化钠，加完后继续搅拌半小时。反应液用冰醋酸中

9、和，减压除去溶媒，即得到半缩醛化合物（3）的粗结晶产物。与碱反应（1） （8） 青蒿素加甲醇溶解，另取碳酸钾溶于水，将此碳酸钾溶液在搅拌下缓缓加入青蒿素甲醇溶液，使之均匀混合成澄清液，在20-22恒温，加入水，用乙醚提取2次，乙醚层用少量水洗2次，合并水层，用10%盐酸酸化至PH=10，再用乙醚提取3次。合并乙醚层，用水洗至中性，经无水硫酸钠干燥2-3h，乙醚层减压脱溶，所得残余物放置冰箱过夜，有半固体析出，加少许甲醇，冷却，析出针状结晶（8），过滤再结晶一次，则得到更精制的结晶。青蒿素的化学性质与酸反应（1） (9) 青蒿素加入到冰醋酸和浓硫酸混合液中摇匀，溶解，25放置16-17h，溶液呈

10、浅棕黄色微带荧光，将反应液倒入等体积冰水中，搅匀，用氯仿提取次，氯仿层水洗至中性，无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂，得粗结晶。重结晶2次，即得片状结晶（9），熔点144-146oC。 溶于乙醇的青蒿素，加入盐酸，在55恒温水浴中反应5小时，反应产物在处有最大的吸收，核磁共振提示在酸性溶液中氧桥破坏生成具有，不饱和羰基结构的产物，其化学结构尚需进一步研究。青蒿素的化学性质青蒿素各化学反应产物分子结构青蒿素的化学性质显色反应显色反应是用以鉴定青蒿素简单可行的方法，主要有以下几种l对二甲氨基苯甲醛缩合反应：取青蒿素约10mg，加乙醇2ml溶解，加入对二甲氨苯甲醛试剂置水浴上加热，溶液呈紫色。l异羟肟酸铁反应：取样同，溶于甲醇中，加入7%的盐酸羟胺甲醇溶液4-5滴，在水浴上加热至沸腾，冷却后加盐酸调