次の反応のうち、主生成物がラセミ体として生じるのはどれか。1つ選べ。
(THF：テトラヒドロフラン)

　解 説　　　　　

1はアルケンからアルコールを合成する「ヒドロホウ素化－酸化法」で、有名反応のひとつです。この反応の特徴は、syn付加であり、また、逆 Markovnikov 則に従うということです。

上図の遷移状態を見てわかる通り、BH₃ のうち BH₂ はアルケンの中で立体障害の小さい CH₂ 側に付き、BH₃ の残りのHは立体障害の大きい C(CH₃)CH₂CH₃ 側に付いています。これが syn 付加かつ逆 Markovnikov 則に従うということですが、この BH₃ がアルケンに対して画面表側から近づくか、それとも画面裏側から近づくかは全くのランダムです（アルケンが平面的な分子であるため）。よって、生成物はラセミ体となるので、1 が正解です。

2 は m-クロロ過安息香酸（mCPBA）という過酸を使ったアルケンのエポキシ化です。

上の化学反応式を見てもわかるように、この反応は syn 付加となり、生成物はアキラルなので、ラセミ体とはなりません。

3 について、アルケンへのハロゲンの付加反応は anti 付加となります。

この生成物は上図の通りメソ体なので、アキラルな分子であり、ラセミ体とはなりません。

4 はアルケンへの水の付加反応（水和反応）です。これはカルボカチオンを経る反応なので、Markovnikov 則に従います。

その生成物は上図の通り不斉炭素を持たないので、ラセミ体ではありません。

5 の反応は 1,2 – ジオール化です。以下のように反応が進行するので、syn 付加となります。

生成物は線対照（上図では上下対照）なので、アキラルな分子であり、ラセミ体とはなりません。

次の反応で得られる主生成物Aの構造式として、正しいのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

アルケンにオゾンを反応させると、オゾニドという五員環の中間体が生成します。次いでスルフィドを反応させれば、酸化的開裂が起き、ケトンもしくはアルデヒドが生成します。

よって、この問題の場合の化学反応式は以下のようになるため、正解は5となります。

次の反応で得られる化合物中のH(a～c)に関する記述のうち、正しいのはどれか。1つ選べ。

1. a、b、cのすべてがLiAlH₄由来である。
2. aとbがH₃O⁺由来、cがLiAlH₄由来である。
3. aとbがLiAlH₄由来、cがH₃O⁺由来である。
4. aとbのどちらか一方がH₃O⁺由来、もう一方とcがLiAlH₄由来である。
5. aとbのどちらか一方がLiAlH₄由来、もう一方とcがH₃O⁺由来である。

　解 説　　　　　

カルボン酸は水素化アルミニウムリチウム（LiAlH₄）によって還元され、第一級アルコールとなります。その反応機構の概略は以下のようなものです。LiAlH₄はAl^ーH₄の形で反応に関与しますが、ここでは便宜上、簡単化してH^ーで表現しています。

上図の通り、メチレン基を構成する 2 つの水素は上図の青色で示したようにH^ー（LiAlH₄）に由来します。一方、アルコールの水素は赤色で示したようにH⁺（H₃O⁺）に由来します。

よって、正解は 3 となります。

ジクロフェナクナトリウムは、化合物Aから化合物Bを経由して合成できる。化合物Bはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

AlCl₃ のような強いルイス酸の存在下で芳香環とハロゲン化アルキル（R－X）がある場合、フリーデル・クラフツ アルキル化反応が起こります。蛇足ですが、基質がハロゲン化アシル（R－CO－X）だったらフリーデル・クラフツ アシル化反応となります。

フリーデル・クラフツ アルキル化反応は、求電子置換反応によって芳香環にアルキル基を結合させる反応です。今回の場合は芳香環とハロゲン化アルキルが同じ分子内にあるので、分子内反応により環化します。その反応機構は以下の通りです。

よって、化合物 B として適切なのは選択肢 4 となります。このあと、塩基性条件下で水を加えて加熱すると、アミドの加水分解が起こりカルボン酸とアミンに分かれるので、ジクロフェナクナトリウムが合成できます。

体内でグアニンは、以下のようにキサンチンを経て尿酸へ変換される。キサンチンの構造式として正しいのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

この問題ではグアニンが加水分解してキサンチンになると書かれていますが、水を使って塩基からアミノ基を外すこのような反応を「酸化的脱アミノ反応」とか「脱アミノ化」ともいいます。

この反応によって、H₂O のうちの H はアミノ基に付いてアンモニアとなり、一方の OH が基質に付きます。しかし、生成する化合物（下図中央）はイミド酸の構造となっていて不安定なので、すぐに互変異性体であるアミドへと変換されます。

よって、キサンチンの構造は選択肢 2 が正しいです。

次に示した医薬品の活性成分Aに関する記述のうち正しいのはどれか。2つ選べ。

1. N末端のアミノ酸はD-プロリンである。
2. C末端では、L-プロリンの環内の窒素がN-エチル化されている。
3. L-ロイシンのエナンチオマーであるD-ロイシンが含まれている。
4. 経口投与には適さない。

　解 説　　　　　

1について、ペプチドを構成するアミノ酸を並べて表記する場合、左側をN末端に、右側をC末端にするのが一般的です。よって、今回はN末端なので左端に注目します。この環状アミノ酸がD-プロリンかどうかということですが、これは正しくはL-ピログルタミン酸です。

ピログルタミン酸という化合物の構造や名称を覚える必要は特にありませんが、タンパク質を構成する20種類のアミノ酸については覚えておくべきなので、そのうちのひとつであるプロリンの構造は抑えておいてください。プロリンの構造は以下の通りです。

よって、これは誤りの記述です。

2で、1の解説にも書いた通り、ペプチドの並びは左側がN(アミノ基)、右側がC(カルボキシル基)です。つまり、Pro(プロリン)の窒素は左側のArg(アルギニン)との結合に使われているため、「プロリンの環内の窒素がN-エチル化」という部分は誤りです。

よって、L-プロリンの環内の窒素がN-エチル化しているのではなく、カルボキシル基の炭素にエチルアミノ基(－NHCH₂CH₃)が結合しています(アミド化)。

3に関して、問題文に記載されている活性成分Aを見ると、「D-Leu」が含まれていますが、「Leu」はロイシン（Leucine）のことなので、これは正しい記述です。

4について、この問題の医薬品に限らず、ペプチド医薬品は胃や腸の消化酵素によって分解されてしまうので、一般的には経口投与ができません。たとえば糖尿病の治療で用いるインスリン注射も同様の理由で経口投与ではなく注射としています。よって、これは正しい記述です。

よって、正解は3と4です。

ビルダグリプチンに関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. ピペリジン環を有している。
2. 破線で囲んだ炭素骨格中のすべてのシクロヘキサン環は、いす形配座をとっている。
3. a及びbで示される2つの窒素原子のうち、bの方が塩基性が強い。
4. cで示される不斉炭素原子はR配置である。
5. d及びeで示される2つの炭素原子はいずれもキラル中心(立体中心)ではない。

　解 説　　　　　

1で、ビルダグリプチンが有している五員環は、ピペリジン環ではなく、ピロリジン環です。ピペリジン環は六員環となります。よって、これは誤りです。

2について、破線で囲われた炭素10個から成るこの構造を、アダマンタン骨格といいます。これは全ての炭素が sp³ 混成軌道取りながら六員環のいす形配座を形成しているという、極めて安定な構造です（ダイヤモンドの結晶構造と同じ並び方をしています）。よって、これは正しい記述です。

3 に関して、aは普通のアミンなので塩基性ですが、bはアミンではなく、隣のカルボニル基と合わせてアミドとなっています。アミドの窒素原子が持つ非共有電子対は、カルボニル基との共鳴構造を描くことができるように、電子が非局在化して安定性に寄与しているため、塩基として働くことができません。

よって、アミドは中性なので、3の記述は誤りです。

4は、Hを除いて考えたとき、優先順位の高いほうから、N、CN、CH₂の順になるので時計回り（右回り）です。ただし、今回はHが画面手前側に出ているので、反転させて反時計回り（左回り）になると考えます。

4つの置換基の中で最も優先順位の低いもの（今回はH）を奥側にしたとき、残る3つの優先順位の順番が時計回りになればR配置、反時計回りになればS配置なので、今回はS配置となります。よって、これは誤りの記述です。

5では、dは下図の青、eは下図の赤で示した通り、dやeを起点としてシクロヘキサン環を順方向と逆方向のどちらで廻っても全く等価です。

そのため、dもeも炭素の4つの手のうち2本は同じ置換基を持つことになるため、キラル中心ではありません。よって、5は正しいです。

以上より、正解は2と5になります。

下図は、ある化合物の¹H-NMRスペクトル(400MHz、CDCl₃、基準物質はテトラメチルシラン(TMS))である。この化合物の構造式として正しいのはどれか。1つ選べ。なお、イのシグナルは一重線であり、拡大図A、B及びCの拡大率はそれぞれ異なる。また、エのシグナルはヒドロキシ基のプロトンに由来する。

　解 説　　　　　

アのピークを拡大図Aで見ると二重線の6Hになっています。ここで選択肢を見ると、1と2は6Hに相当する等価な2つのメチル基があり、隣接炭素に1つの水素が結合しているため、二重線であることに合致します。

一方、3は等価なメチル基が3つあるので9Hになってしまう上、隣接炭素に水素が付いていないのでこの9Hは一重線となるので不適です。また、4の2つのメチル基は等価ではなく、5の3つのメチル基もそれぞれ等価ではないので、4と5も不適です。

ここで1と2の構造の違いに注目すると、左側のメチル基の隣に酸素があるかないかが異なります。隣に酸素があればメチル基の3Hのシグナルは3～4ppmに出て、酸素がなければ2ppmあたりに出ると考えられます。今回は2.3ppmにシグナルがあるので、選択肢1が正解だと判断できます。

天然物A～Eの生合成に関する記述のうち正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 天然物Aは、イソプレン単位3個から生合成される。
2. 天然物Bは、2分子のフェニルプロパノイドから生合成される。
3. 天然物Cは、1分子のアセチルCoAと7分子のマロニルCoAから生合成される。
4. 天然物Dは、1分子のフェニルプロパノイドと2分子のマロニルCoAから生合成される。
5. 天然物Eは、チロシンから生合成される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は
ホルボール　という物質の構造式です。イソプレン単位は、C５なので、イソプレン単位３個であれば、C15 のはずです。しかし、構造は C が 20個見られます。よって選択肢 1 は誤りであると考えられます。

選択肢 2 は、正しい記述です。
ポドフィロトキシンという物質の構造式です。この物質の誘導体の１つが、エトポシドです。フェニル（C6）ープロパン（C3）骨格２つがくっついていると考えることができます。

選択肢 3 は、正しい記述です。
エモジンという物質の構造式です。

選択肢 4 は
クエルセチンという物質の構造式です。炭素数が C15 です。フェニルプロパノイドで C9、１分子のマロニル CoA からは C2 なので、２分子ではなく、３分子のマロニル CoA から生合成されると考えられます。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は
レセルピンという物質の構造式です。左上にインドール環由来と思われる部分があります。これがトリプトファン由来です。チロシンからではありません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

生薬に関する記述のうち正しいのはどれか。2つ選べ。

1. ロートコンは、ナス科基原植物由来生薬で、トロパンアルカロイドを含有する。
2. リュウタンは、フラボノイド配糖体を主成分とし、苦味健胃薬として用いられる。
3. リュウコツは、硫酸ナトリウムを主成分とし、精神安定を目的として用いられる。
4. インチンコウは、果実を用部にする生薬であり、胆汁分泌促進作用がある。
5. トチュウは、トチュウの樹皮を用部にする生薬であり、リグナンを含有する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は、正しい記述です。

選択肢 2 ですが
リュウタンは、ゲンチジンなどの「アルカロイド」が主成分です。フラボノイド配糖体では、ありません。よって、選択肢 2 は誤りです。苦味、健胃成分というのは正しい記述です。

選択肢 3 ですが
リュウコツは、哺乳動物の化石化した骨です。主成分は炭酸カルシウムやリン酸カルシウムです。硫酸「ナトリウム」ではありません。よって、選択肢 3 は誤りです。精神安定目的というのは正しい記述です。

選択肢 4 ですが
インチンコウは、蕾（頭花）を用部とします。果実では、ありません。よって、選択肢 4 は誤りです。胆汁分泌促進作用というのは正しい記述です。

選択肢 5 は、正しい記述です。

以上より、正解は 1,5 です。