次の関係式のうち、正しいのはどれか。1つ選べ。

1. 1kHz=1×10⁶Hz
2. 1nm=1×10^-9m
3. 1ppm=1×10^-3%
4. 1μg=1×10^-3g
5. 1w/v%=1×10²g/L

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
「k」 は、10³ を表す接頭辞です。1kHz = 1×10³ Hz です。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は、正しい選択肢です。
「n」 は、10^-9 を表す接頭辞です。

選択肢 3 ですが
「ppm」は、parts per million の略です。million が、100 万を表し、ppm で、100 万分の 1 という割合を表します。% で表すためには、100 分の 1 が 1 % なので、割合を 100 倍すればよいです。

つまり、1ppm = 100 万分の 1 = 1 万分の 1 % = 1×10^-4 % です。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
「μ」は、10^-6 を表す接頭辞です。1ug = 1×10^-6g です。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
w/v % は、weight/volume の略です。

1w/v % は、1g が、100mL 中に入っている　という意味です。

1L = 1000mL なので、1w/v % = 1g/100mL= 10g/1000mL= 1×10¹ g/1L です。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2 です。

参考　薬学基礎　数学・統計学　SI接頭語、べき、対数

陽イオン、陰イオンが水和している状態を最も適切に表しているのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

陽イオンの周りには、負電荷が近づいてくるはずです。水分子において、負電荷を持っているのは、酸素原子（O）です。

一方、陰イオンの周りには、陽電荷が近づいてくるはずです。水分子において、陽電荷を持っているのは、水素原子（H）です。

従って、陽イオンに対して、O が近づいていて（選択肢 1,2）かつ、陰イオンに対して、H が近づいている（選択肢 2,4）選択肢 を選べば正解です。

以上より、正解は 2 です。

参考　薬学基礎　化学　分子の極性　

α壊変により放出されるα粒子はどの元素の原子核に相当するか。1つ選べ。

1. ¹H
2. ⁴He
3. ⁷Li
4. ¹¹B
5. ¹²C

　解 説　　　　　

α 粒子とは、He の原子核です。具体的には、陽子２個と中性子２個です。これは、He の原子核に対応します。

以上より、正解は 2 です。

ちなみに、β 粒子は、電子線のことです。※ β⁺ 壊変では、e⁺ （陽電子）が、β^– 壊変では、e^–（電子）が放出されます。

γ 崩壊では、γ 線と呼ばれる波長 10pm 以下の電磁波が放出されます。

参考　物理化学まとめ　原子の構造、放射壊変

日本薬局方において、容量分析用標準液のファクターfは、通例どの範囲にあるように調製されるか。1つ選べ。

1. 0.850～1.150
2. 0.900～1.100
3. 0.950～1.050
4. 0.970～1.030
5. 0.990～1.010

　解 説　　　　　

容量分析用標準液とは、濃度が精密に知られた試薬溶液のことです。具体的には、0.5 mol/L 塩酸や 0.1 mol/L 水酸化カリウム液などです。

ファクターとは、濃度の補正係数のことです。通例の範囲は知っていないとわからないのですが0.970 ～ 1.030 の範囲になるように調製するように定められています。

以上より、正解は 4 です。

参考　分析化学まとめ　日本薬局方収載の容量分析法

酵素反応速度を表す式はどれか。1つ選べ。

1. ミカエリス・メンテンの式
2. ファントホッフの式
3. ヤングの式
4. ブラッグの式
5. ストークスの式

　解 説　　　　　

酵素反応なので、S＋E　→　SE　→　P＋E　型の反応です。このタイプの反応速度式はミカエリス・メンテンの式です。

ちなみに、選択肢 2 ですが
ファントホッフ（van’t Hoff）の式とは、自由エネルギーと、平衡定数の関係を表す式です。

選択肢 3 ですが
ヤングの式とは、ぬれにおける表面張力の関係式です。

選択肢 4 ですが
ブラッグの式とは、X 線回析が生じる条件についての式です。

選択肢 5 ですが
ストークスの式とは、粒子の沈降速度を表す式です。

参考　物理化学まとめ　自由エネルギーと平衡定数の温度依存性、沈降現象
製剤学まとめ　界面の性質　

シスプラチン((SP-4-2)-Diamminedichloroplatinum)はどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

英語の化合物名の「Diammine」、「dichloro」 とある所から、OH基が 2 つ付いている選択肢 3,4,5 は誤りです。 

シスプラチンは、中心がPtで、「cis」 つまり同じ側に Cl が 2 つ、NH₃ が 2 つついた構造をしています。よって、正解は 1 です。

ちなみに、（SP-4）とは、平面四角形を意味する多面体記号と呼ばれるものです。その後の -2 は、四角形上の４つの配位子の位置関係を示しています。それぞれの順位番号を考え（CLが１、NH₃ が 2）一番小さい配位子から見てトランスの位置にある順位番号を意味します。つまり、Clから見てトランスの位置に、NH₃ がある　ということを意味します。

キラルな化合物はどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

1 は、1 位の炭素の4本の手のうち、1つは－Cl、1つは－Br、残る2つは炭素環となりますがこの2つが全く等価となるのでこれはアキラル（キラルではない）です。

2 は、1位の炭素に－Br が2つ付いているので、アキラルな化合物です。しかも、炭素環のほうも1と同様に等価です。

3は、1位と3位の炭素が不斉炭素となっています。画面上側の炭素を 1 位とするなら、1 位が R で 3 位が S です。しかし、(1R,3S)体のエナンチオマーである(1S,3R)体は、実は(1R,3S)体と同一の化合物（メソ化合物）です。よって、これもアキラルな化合物となります。

4 も 3 と同様、1 位と3 位の炭素が不斉炭素となっています。しかし、この(1R,3R)体はどのように回転させても(1S,3S)体とは重なりません。よって、4はキラルな化合物です。

5 については 1 や 2 と同じ考え方で、1位の炭素の4本の手のうち、炭素環につながる2本が等価です。4位の炭素についても全く同様のことがいえるのでこれはアキラルな化合物といえます。

以上より、正解は 4 です。

ラジカル中間体を経る反応はどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

この問題はラジカル反応を答える問題ですが、3に書かれている「光照射」という条件が大ヒントになっています。ラジカルは高エネルギー状態であるがゆえに高い反応性を持ちますが、逆にいうと、ラジカルを発生させるためには外から高いエネルギーを注がなくてはいけません。それが、加熱であったり光照射であったりします。よって、選択肢3が正解となります。

以上で答えは出ていますが、参考までに各選択肢それぞれの反応について以下で解説します。

1 は第三級アルコールとハロゲン化水素との置換反応で、以下のような S_N1 反応によりハロアルカンが生成します。中間体はカルボカチオンです。

2 は第三級ハロアルカンの脱離反応によるアルケンの生成反応です。これは E₂ 反応となるので、中間体を経ない 1 段階の反応です。

3 はトルエンの臭素化ですが、ベンジル位は反応性が高く、求核置換反応の反応点となります。これはラジカル中間体を経た反応となります。具体的には、NBS（N-ブロモスクシンイミド）に光を照射することで臭素ラジカルが生成し、それとトルエンのメチル基との反応によってベンジルラジカルとなり、それが臭素（Br₂）と反応することで生成物を得ることができます。

ちなみに、臭素（Br₂）が突然登場していますが、これは臭素ラジカルが生成する反応で生じた臭化水素（HBr）と NBS との置換反応で H と Br を交換することによって臭素（Br₂）とイミドが生じるので、そこから来ています。

4 はヨードメタンと水酸化ナトリウムとの反応で、これは S_N2 反応なので 1 段階の反応であり、中間体を経る反応ではありません。

5 は共役ジエンとアルケンとの反応で環化反応が起きているので、これはDiels-Alder（ディールス・アルダー）反応です。Diels-Alder反応は、ペリ環状反応という環状の遷移状態を取る一段階の反応で進行します。よって、これも 4 と同様、中間体を経る反応ではありません。

オゾン(O₃)の構造式として最もふさわしいのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

オゾンは問題文にもある通り、O₃ で表される分子です。その構造は、3つの酸素原子が折れ線型に並んでいて電荷の配置は 1 のようになっています。

2 の場合、左側の酸素に二重結合と＋の両方が付いているのがおかしいです。酸素は 6 価なので左側の酸素には二重結合のほかに非共有電子対が2組あることになりますが、そうするとこの酸素は 8 電子則を満たすので＋を付ける余地はありません。

3 の場合、中央の酸素には二重結合が2つ付いていますが、酸素は 6 価なので、このほかに非共有電子対を 1 組持つことになります。しかし、そうするとこの酸素の価電子は 10 になってしまい 8 電子則に反するので、この構造も誤りです。

4 では、分子全体の電荷の合計が 0 になっていない点がおかしいです。また、分子全体の価電子数を数えると20（＝7＋6＋7）になっていて O₃ が本来持つべき 18 個と合いません。よって、これも誤りです。

5について、炭素の三員環（シクロプロパン）や、炭素 2 つと酸素 1 つから成る三員環（エポキシド）ならともかく、酸素のみの三員環だと高エネルギー過ぎるので分子として成立しません。

以上の通り、選択肢 2～5 はどれも不適切ですが、1 はこのような不備や矛盾がないので、1 が正しい構造式となります。

次のアミノ酸のうち、破線で囲んだ部分の塩基性が最も強いのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

問題文にあるように、選択肢はいずれもアミノ酸の一種です。生化学で扱う 20 種類のα-アミノ酸（タンパク質を構成するアミノ酸）については、その名称と構造、簡単な特徴を全て覚えておくことが望ましいです。

選択肢の中では、1 がアスパラギン酸、2 がアルギニン、3 がグルタミン、4 がトリプトファン、5 がヒスチジンとなっています。

20 種類のアミノ酸のうち塩基性を示すのは、リシン・アルギニン・ヒスチジンの 3 つなので、今回は 2 と 5 の比較となります。

2 の破線部分はグアニジン構造、5 の破線部分はイミダゾール構造となっています。このうち、グアニジンが塩基として働いてプロトンを引き抜いた場合、その共役酸は以下の図のように共鳴構造を描くことができ、電子が非局在化できるので安定しています。よって、グアニジンは強い塩基性を示すといえます。

一方、イミダゾールの例でも、以下の図のように共役酸が生成するのでイミダゾールも塩基として成立します。ただし、共鳴構造は 2 種類しかなく、グアニジンほど強い塩基にはなりません。

よって、正解は2のアルギニン（グアニジン構造）となります。

ちなみに、1の破線部分はカルボン酸でありこれは明らかに酸性ですが、3のアミド（カルボン酸アミド）と4のインドール構造はいずれも中性です。アミドの窒素原子が持つ非共有電子対は、以下の図のように共鳴構造を成立させるために使われています。

よって、この非共有電子対はプロトンを引き抜くために使うことができないので、アミドは塩基ではなく中性となります。一方のインドール構造も同様に、窒素原子が持つ非共有電子対が五員環の芳香族性を保つために使われているので、塩基としては働きません。