化学合成
以 R －（+）－ 香茅醛为原料合成青蒿素过程
1983年，化学家HofheinzW等通过化学研究发现了青蒿素的化学合成方法，以（－）－2－异薄勒醇为原料，利用光氧化反应引进氧基得到中间体，再经过环合反应合成了最终产物。合成倍半萜内酯，主要有两个限速步骤：倍半萜母核的折叠和环化；含过氧桥的倍半萜内酯的形成程。
1986年，中国科学家周维善以R-(+)-香茅醛为原料合成了青蒿素。但由于合成步骤繁琐，总收率较低，甚至不到1%，尚未实现工业化的可行性测评。
生物合成
青蒿素存在于中草药青蒿的花叶中，茎中不含有，是一种含量非常低的萜类化合物，生物合成途径非常复杂。
现已知可通过三种方式进行青蒿素的生物合成，一是通过对控制青蒿素合成的关键酶进行调控，添加生物合成的前体来增加青蒿素的含量；二是激活关键酶控制的基因，大幅度增加青蒿素的含量；三是利用基因工程手段改变关键基因，以增强它们所控制酶的作用效率。
生物合成过程中，青蒿素的含量受光照、外源激素、芽分化等生理生态因子的影响很大，温度对于生物合成也有极大影响，通过试验研究发现，青蒿幼苗在40℃条件下，处理36h后，青蒿素的质量分数提高到最大为68%。
除青蒿之外，其它植物也可以合成青蒿素，2011年研究人员从烟草中合成青蒿素。此方法与传统化学方法相比，所用的化学试剂大大减少，有利于环境的保护，且该生物合成方法的受体为烟草，在中国较为广泛，因此原料来源较为丰富，但不足的是用烟草合成青蒿素过程中的某些反应基质并不清楚，还有待开发，但该合成方法仍有较好的工业应用前景。
将一个青蒿基因植入大肠杆菌，改造后的大肠杆菌制造出一种中间化合物，这种化合物经过数步处理就能成为青蒿素的原料——青蒿酸。把一种特殊的酶植入酵母后，酵母把前面提到的中间化合物改造成了青蒿酸。通过微生物工业生产青蒿素的技术链条已经基本成形。这意味着青蒿素的价格将下降90%。
提取纯化
分离纯化工艺主要有溶剂外加能量协助提取法、提取重结晶法、超临界CO2萃取法和溶剂提取层析法。
溶剂提取重结晶法一般采用的溶剂汽油法，乙醇法和碱水提取酸沉淀法进行生产，此类方法明显增加了青蒿素植物的有效利用率。
碱水提取酸沉淀法：取一定量的青蒿枝叶干粉加入乙醇搅拌浸提，得到乙醇提取液，减压干燥，将其溶于乙醚-水两相溶液中，分别得到青蒿素和青蒿酸。此种方法的青蒿酸收率达到90%，青蒿素的提取率为57%。
乙醇法：取一定量的青蒿枝叶干粉，用稀乙醇浸泡24h，得到乙醇提取液，将其注入连续萃取装置，再用含苯和乙酸乙酯的溶剂汽油萃取，得到醇相和萃取相，醇相可循环使用，萃取相用活性炭脱色，过滤，回收溶剂，然后得到浓溶液，再冷却结晶得到青蒿素粗晶物，再用乙醇重结晶得到青蒿素成品。此方法有收率较高，成本较低，步骤较少，操作简单，安全等优点。
溶剂汽油法：取一定量的青蒿枝叶干粉，用8～10倍120号溶剂汽油浸泡3次，得到溶剂汽油提取液，再减压浓缩并放置结晶，得青蒿素粗品，用少量120号溶剂汽油多次洗涤，50%乙醇醇结晶2～3次，最终得到青蒿素白色针晶。此种方法工艺步骤简便，容易大批量生产使用。
溶剂提取层析法有三种提取方法，分别是丙酮-硅胶柱层析法、低沸汽油-超短粗型球状扩孔硅胶层析法、乙烷提取-乙烷/乙腈-硅胶柱层析法。
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