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      青蒿素中的化學

      2017-04-27 06:25:42陸漢忠
      教育界·上旬 2017年1期
      關鍵詞:物理性質青蒿素結構

      陸漢忠

      【摘要】青蒿素是一種含過氧基團的新型的倍半萜化合物。20世紀70年代,屠呦呦帶領研究團隊從中藥青蒿中分離得到抗瘧有效單體,命名為青蒿素,經動物實驗發(fā)現該藥物對瘧疾起到有效抑制的作用。青蒿素之所以對瘧疾起到有效抑制的作用,是由于它獨特的結構和化學性質。

      【關鍵詞】青蒿素;結構;物理性質;化學性質

      青蒿素盡管在四十多年前就有科學家研究它了,四十多年來,它在抗瘧疾上發(fā)揮了巨大作用,可是,在我國科學家屠呦呦榮獲2015年諾貝爾獎之前,很少人關注它,對它的了解也很少。屠呦呦獲諾獎之后,青蒿素也因此讓更多普通民眾所熟悉。下面筆者對它做一些簡單介紹,以幫助大家對它的認識。

      一、青蒿素(Arteannuin)的化學結構

      青蒿素是一種含過氧基團的新型的倍半萜化合物,是從與青蒿同屬的黃花蒿(又名臭蒿)中提取的。

      青蒿素分子的化學式為:C15H22O5。

      科學家對青蒿素分子結構的確定是分段進行的。

      根據紅外光譜、核磁共振譜等對青蒿素分子分析及它的一些化學反應,首先推出青蒿素分子結構中含有如下結構:

      即一個分子內有三個甲基(—CH3)和一個過氧基團(---O---O---)及其他原子團,其中一個甲基連在帶氧原子的碳上。

      如何將各個結構單元拼湊起來呢?科學家們根據上述結構和青蒿素的穩(wěn)定性,用X射線對青蒿素分子的結構進一步分析,用直接法獲得了全部非氫原子的結構信息,最后確定青蒿素的分子結構如下圖:

      青蒿素C15H22O5的相對分子質量為:

      12×15+1×22+16×5=282

      青蒿素中C、H、O三種元素的質量比為:(12×15)∶(1×22)∶(16×5)=90∶11∶40

      二、青蒿素的性質

      (一)物理性質

      青蒿素是一種無色針狀晶體,難溶于水,熔點156℃~157℃。

      (二)化學性質(化學反應)

      1.青蒿素的氫解

      青蒿素用鈀-碳酸鈣在常溫常壓下催化氫化,即失去過氧而成環(huán)氧化合物(C15H22O4)。

      2.青蒿素的硼氫化鈉還原

      青蒿素用硼氫化鈉還原得到半縮醛化合物(C15H24O5)。

      3.青蒿素與堿的反應

      青蒿素在碳酸鉀-甲醇溶液常溫下放置1小時,得到針狀結晶物a-環(huán)氧化合物(C15H20O4)。

      4.青蒿素與酸的反應

      青蒿素加入冰醋酸-濃硫酸溶液,搖勻使之溶解,在常溫下放置16-17小時,得到呈淺棕黃色的物質五元環(huán)內酯化合物(C14H20O3)。

      【參考文獻】

      [1]劉靜明,倪慕云,樊菊芬,等.青蒿素(Arteannuin)的結構和反應[J].化學學報,1979,37(02):129-143.

      [2]屠呦呦研究的“青蒿素”到底是個啥?[N].科學時報,2015-10-05.

      [3]李英,虞佩琳,陳一心,等.青蒿素類似物的研究——I、還原青蒿素的醚類、羧酸酯類及碳酸酯類衍生物的合成[J].藥學學報,1981(06).

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