エチレンジアミン四酢酸(EDTA)に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 塩基性条件下で十座配位子として働く。
2. 酸性条件下では、塩基性条件下より強く配位結合する。
3. キレート効果により、アンモニアよりも安定な錯体を形成する。
4. カルシウムイオンとの配位結合形成により蛍光特性が変化するため、カルシウムイオンの定量分析に用いられる。
5. 配位結合により、五員環のキレート環を形成する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
OH の H が抜けて、４つの O と ２つの N で、合わせて 六座配位子として働きます。「十座」ではありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
選択肢 1 でも述べたように、OH の H が抜けて配位子となるため、塩基性条件下の方が H が抜けて、より強く配位結合すると考えられます。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当な記述です。

選択肢 4 ですが
Ca²⁺ – EDTA 「キレート形成」により、「血液凝固防止」に用いられます。キレート滴定による定量分析では、指示薬を用います。「蛍光特性の変化」ではありません。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当な記述です。

以上より、正解は 3,5 です。

以下に示すE2反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 化合物Aの最も安定な立体配座はⅡである。
2. 脱離反応はⅠの立体配座のときに進行する。
3. 主生成物はBである。
4. この反応はカルボカチオン中間体を経由する。
5. この反応の速度は、化合物A及びNaOC₂H₅のいずれの濃度にも比例する。

　解 説　　　　　

(1)に関して、化合物Aのベンゼン環の置換基の中で最も大きいのはイソプロピル基です。これがaxial位（垂直方向）にあると立体反発が生じてエネルギー的に不利になります。一方、イソプロピル基がequatrial位（水平方向）にあると安定な立体配座になります。

よって、イソプロピル基がequatrial位となっているのはⅡのほうなので、(1)は正しい記述です。

(2)で、このE2反応ではH^＋とCl^－が脱離しています（問題文に載っている化学反応式の前後を見比べるとわかります）。

ここで、E2反応では脱離基が脱離するのと求核試薬がプロトンを引き抜くのは逆側（anti）で起こります。そのほうが、脱離基Cl^－が外れるスペースも求核試薬がH^＋に近づくスペースも確保しやすいためです。

よって、H^＋とCl^－がantiの位置関係になるためには両者がaxial位になっていないといけないので、これはⅡの立体配座のときです。両者がequatrial位のときの位置関係は、antiではなく同一平面上となり、反応が起こりません。以上から、(2)の記述は誤りとなります。

(3)について、この反応ではCl^－とともにH^＋が脱離しますが、Clの両隣の水素のうち、どちらが脱離するかによって生成物がBになったりCになったりします。

このどちらが主生成物になるかは、最終的に生成するアルケンが熱力学的安定性によって決まります。熱力学的に安定となるような脱離反応が優先して起こるのが原則です。

つまりは、より置換基の多いアルケンが生成すると考えれば良く、求核試薬はHの数が少ない方のHを攻撃することになります。このようなルールのことを、Saytzeff（ザイツェフ）則といいます。

この問題では、Clの付いた炭素の左下の炭素には水素が1つ、上の炭素には水素が2つ付いているので、左下の水素のほうが優先して脱離反応を起こします。よって、主生成物は化合物Cとなり、(3)の記述は誤りだと判断できます。

(4)について、カルボカチオン中間体を経由する2段階の反応は、E2反応ではなくE1反応です。今回はE2反応の話なので、脱離基の脱離と脱プロトン化が同時に起こる1段階反応となります。よって、これも誤りの記述です。

(5)は(4)と関連しますが、E2反応は脱離基の脱離と脱プロトン化が同時に起こる1段階反応なので、その反応速度が基質濃度と求核試薬濃度の両方に依存します。よって、(5)は正しい記述です。

一方でE1反応は、脱離基の脱離によってカルボカチオン中間体となり、その後、求核試薬によって脱プロトン化が起こるという2段階反応です。この場合、脱離基の脱離が始まらないと次に進めないため、その反応速度は基質濃度のみに依存することになります。

参考）有機化学　シクロヘキサンの立体配座　　脱離反応（E1反応・E2反応）

求核置換反応(S_N反応)はどれか。2つ選べ。

　解 説　　　　　

この問題は求核置換反応(S_N反応)を選ぶ問題です。置換反応なので、基質の一部分と求核剤（全部または一部）が交換しているものが当てはまります。

(1)はP（リン）を含む置換基が抜ける代わりにH₂O由来の－OH基が基質に結合しているので、これは求核置換反応(S_N反応)といえます。余談ですが、H₂Oのような弱い求核剤を使う場合、S_N1反応となります。

(2)は求核剤の－NH₂基（Nの非共有電子対）が基質のS^＋に結合したメチル基を求核攻撃して起こる反応です。よって、これも求核置換反応(S_N反応)です。ちなみに、これはS_N2反応となります。

(3)と(4)は生成物を見るとわかるように、それぞれ脱炭酸反応と脱水反応です。つまり、これらは求核置換反応ではなく、脱離反応に分類されます。

(5)は1分子が分解され2分子になっているので、求核置換反応(S_N反応)ではありません。α水素を有するアルデヒド（またはケトン）2分子の間で起こる付加反応をアルドール反応といいますが、これはちょうどその逆反応なので、逆アルドール反応と呼ばれています。

以上から、求核置換反応(S_N反応)は(1)と(2)です。

d-カンフルとその確認試験に用いられる2,4-ジニトロフェニルヒドラジンとの反応に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 脱水縮合反応である。
2. 反応の進行に伴って窒素が発生する。
3. 生成する有機化合物の一般名はオキシムである。
4. 生成する有機化合物はオレフィン構造を持つ。
5. 生成する有機化合物はベンゼン環を含む共役系を持ち、橙赤色を示す。

　解 説　　　　　

d-カンフルはケトンなので、このカルボニル基が反応点になりそうです。一方の2,4-ジニトロフェニルヒドラジンには非共有電子対を持つ－NH₂基があるので、ここが反応点と考えることができます。

この反応は、アルデヒドやケトンに第一級アミンを反応させると、アミンの付加反応に続く脱水反応が起こり、結果、イミンが生成するという反応です。

この反応の反応機構は以下のとおりです。

以上を踏まえて選択肢を見ていきます。

(1)は上記の反応機構を見てもわかる通り、「＞C＝O」と「－NH₂」が反応して「＞C＝N－」になるので、脱水縮合反応です。よって、これは正しい記述です。

(2)で、上記の反応機構の通り、これは窒素を生じる反応ではないので、(2)は誤りです。

(3)に関して、第一級アミンの中でも、ヒドロキシルアミンやヒドラジンなど特徴的な構造を持ったアミンを使ってこの反応を行うと、その生成物もオキシムやヒドラゾンなど少し変わったものになります。

今回はヒドラジンを用いて反応させているので、生成物はヒドラゾンになります。よって、(3)に書かれている「オキシム」は誤りです。

(4)について、オレフィン構造とは炭素同士の二重結合「C＝C」です。この反応でできるのはCとNの二重結合「C＝N」なので、(4)も誤りです。

(5)で、この問題の生成物は以下のようになります。

上図青点線の枠内に注目すると、一つ置きに二重結合または窒素の非共有電子対があるので、ベンゼン環を含む共役系を持つといえます。

また、アルデヒドやケトンの確認試験の方法の一つが、2,4-ジニトロフェニルヒドラジンと反応させることにより生成したヒドラゾンの黄～橙色の沈殿を確認するというものです。今回の問題はまさにこれです。

(5)にあるように「d-カンフルなら橙赤色」とまでは覚えていないかもしれませんが、一般論の黄～橙色から大きく外れていないため、これは正しいと判断して差し支えありません。もしこの選択肢が誤った選択肢なら、もっと随分違った色を出題するはずです。

よって、(5)は正しい記述です。

参考）有機化学　アミンの付加反応・Grinard試薬の反応

以下に示す反応において、反応が最も速く進行するR-Brはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

この反応では、基質に対して求核剤を作用させ、CH₂基のHをRに置換させています。よって、これは求核置換反応(S_N反応)です。

S_N反応にはS_N1反応とS_N2反応がありますが、今回は強塩基の求核剤であるCH₃CH₂O^－を使っているのでS_N2反応となります（弱い求核剤だとS_N1反応になりやすいです）。

ここで選択肢を見ると、RのうちBr基に隣接する部分を見ると、(1)と(2)は二重結合を持つ炭素となっています。

Brが結合しているこの炭素は、上図の反応機構で示している通り、求核攻撃をされる点となります。しかし、二重結合のように電子が豊富な場所に求核攻撃が起きるとは考えづらいです（電子が電子をアタックすることになってしまいます）。

よって、(1)と(2)はともに不適です。

一方の(3)、(4)、(5)はいずれもBr基の隣がsp³炭素なので、求核攻撃の対象となります。ただし、基質と置換基との立体障害が大きい場合にはS_N2反応ではなく脱離反応（E2反応）が起こるという点に注意してください。

今回はS_N2反応を起こしたいので、小さめの置換基であるほうが有利です。つまり、反応が最も速く進行するR-Brを選ぶ基準は、RのうちBr基に隣接する部分の立体障害が最も小さくなるものを選べばよいということになります。

ここで再度(3)、(4)、(5)の構造を見ると、(4)ではBr基が結合しているCを含めてt-ブチル基となっています。これはかなり立体障害が大きそうです。よって、(4)はS_N2反応が起こりにくいと判断できます。

一方で、(3)と(5)はどちらもBr基が結合しているのが－CH₂－なので充分なスペースがあるといえます。そのさらに隣には、(3)の場合はフェニル基が、(5)の場合にはt-ブチル基が結合しています。

(3)と(5)の比較として、フェニル基は同一平面上に全ての炭素が配置されているので、その上下は比較的スペースが空いています。t-ブチル基は3つのメチル基が平面ではなく空間的に広がっているため、立体障害が大きくなるといえます。

以上から、(3)のほうが求核攻撃がしやすくなって反応速度も高くなるため、正解は(3)です。

以下に示す反応において、出発物質であるアミンと生成物との組合せとして正しいのはどれか。2つ選べ。

　解 説　　　　　

選択肢にある5つのアミンには次のような違いがあります。

1. 脂肪族第一級アミン
2. 脂肪族第二級アミン
3. 芳香族第一級アミン
4. 芳香族第二級アミン
5. 芳香族第三級アミン

一方、反応させる試薬は5つとも共通です。亜硝酸ナトリウム（NaNO₂）に塩酸を作用させるとニトロシルカチオン（NO⁺）が生成します。このNO⁺を上記のそれぞれのアミンと反応させると、以下のような反応が起こります。

脂肪族第一級アミン：ジアゾニウム塩が生成 → 不安定なため、すぐに分解して窒素ガス発生

脂肪族第二級アミン：N－ニトロソ化反応

芳香族第一級アミン：ジアゾニウム塩が生成

芳香族第二級アミン：N－ニトロソ化反応

芳香族第三級アミン：C－ニトロソ化反応（N原子にニトロソ化できるHが付いていないため）

以上から、正しいのは(2)と(5)であると判断できます。

参考）有機化学　アミンの性質と反応

図は桂皮酸イソプロピルエステル[C₆H₅CH=CHCOOCH(CH₃)₂]の¹H-NMRスペクトル[300MHz、CDCl₃、基準物質はテトラメチルシラン(TMS)]である。このスペクトルに関する記述のうち、正しいのはどれか。1つ選べ。なお、7.26ppmのシグナルはCDCl₃に含まれる微量のCHCl₃に起因するものである。

1. 1.3ppm付近には積分値が3H分の一重線が2本ある。
2. 5.2ppm付近には五重線がある。
3. 6.5ppm付近の二重線の結合定数が16Hzであるとき、二重結合はE配置である。
4. 矢印で示す7.5ppm付近の多重線の積分値は3H分ある。
5. 最も低磁場のシグナルは、芳香環上のプロトンに由来する。

　解 説　　　　　

桂皮酸イソプロピルエステルの構造式は問題文で与えられているので、まずはスペクトルの各シグナルが構造式のどの水素に対応するかについて考えます。

まず、構造式にaで示した水素はアルキル基に付いた水素なので、1～2ppmのところにシグナルが出ます。これはわかりやすいと思います。

次にbについて考えると、これはエステルのO原子の隣接炭素に付いた水素です。この場合、大体3.5～4.5ppmくらいに出るのが一般的ですが、今回はこの範囲にシグナルが見当たらないので、5.2ppmのシグナルがこれに当たると考えるべきです。

また、bの水素には隣接水素が6つあるので、シグナルは七重線になるはずです。実際、図のシグナルはたくさん割れているので、やはり5.2ppmのシグナルがbの水素であると判断できます。

続いてcとdはアルケンに付く水素です。どちらも隣接炭素が1H分なので、そのシグナルは二重線になります。よって、6.5ppmと7.7ppmのシグナルに対応することがわかります。

c・dと6.5ppm・7.7ppmの組み合わせについてですが、cのほうはエステルにも隣接しているため、より低磁場側（左側）にシグナルが出ます。よって、cが7.7ppmでdが6.5ppmということになります。

残るのは芳香環に付くe、f、gです。これらは7.4ppmと7.5ppmのシグナルに対応します（7.26は問題文にもある通り溶媒のシグナル）が、必要がない場合は芳香環の水素を一つひとつ同定する必要はありません。

とはいえ、今回の問題に限っては芳香環の水素を区別する必要が出てくるので、それについては以下に記載する選択肢ごとの解説の中で説明します。

以上を踏まえて、各選択肢の記述について考えていきます。

(1)に関して、1.3ppm付近のシグナルは上図aに相当します。ここには3H分（メチル基）が2つありますが、この2つのメチル基は等価な関係なので、3Hが2つというより6H全てが等価であるといえます。

また、aの隣接炭素bのところには1Hが付いています。シグナルが何重線になるかは、隣接炭素に結合している水素の数に+1すればよいので、aは二重線になることがわかります。

よって、(1)の「3H分の一重線が2本」という記述は誤りで、正しくは「6H分の二重線が1本」となります。

(2)は上記ですでに解説していますが、5.2ppmのシグナルはbに対応し、隣接炭素が6つあります。よって、ここの記述は「五重線」ではなく「七重線」とするのが正しいです。

(3)はややアドバンスな内容です。6.5ppmのシグナルは上記で説明したとおりアルケンの水素ですが、このアルケンがE配置かZ配置かで二重線の結合定数（J値）が変わってきます。

知識問題にはなりますが、E配置ならJ値は12～18Hzで、Z配置ならJ値は6～12Hzというのが目安です。今回は16Hzとのことなので、これはE配置であり、(3)の記述が正しいと判断できます。よって、(3)が正解です。

(4)について、e、f、gの合計5H分が7.4ppmと7.5ppmのシグナルに対応しています。芳香環に付く水素は6～9ppmに現れますが、この範囲のどこに出るかは周囲の状況によります。

今回の場合はeは芳香環の隣にあるアルケンの影響を受けやすいので、より低磁場側（左側）にシフトすると考えられるので、eの2H分が7.5ppmのシグナルに対応し、fとgの計3H分が7.4ppmのシグナルに対応します。

実際、両シグナルの面積を目視で比べてみても7.5ppmのほうが少し狭そうなので、こちらが2H分で7.4ppmのほうが3H分に当たると判断できます。

よって、(4)の記述は誤りで、これは「3H分」ではなく「2H分」となります。

(5)も冒頭で解説済みですが、これは二重線なのでアルケン由来のシグナルであり、cかdかでいえばエステルの影響を受けやすいcのシグナルということになります。

よって、芳香環上のプロトン由来ではないので、(5)も誤りの記述です。

コカインの化学構造を基に創出された局所麻酔薬はどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

コカインは、エステル型の局所麻酔薬です。これは基礎知識です。

選択肢 3,5 ですが
「４級アンモニウムイオン」であることから「コカインの化学構造を基に」ではないと判断できるのではないでしょうか。そして、エステル型なので選択肢 1 は誤りです。選択肢 2,4 に絞れます。

選択肢 2 の N を含むやや複雑な環構造は、副交感神経系薬の構造で、局所麻酔薬ではないのでは・・・という所で、選択肢 4 を選べるとよい問題だと考えられます。確信を持って答えるのは難しい印象です。以上より、正解は 4 です。

ちなみに
選択肢 1 は
アンレキサノクスの構造です。抗ロイコトリエン薬です。

選択肢 2 は
ホマトロピンの構造です。抗コリン薬です。

選択肢 3 は
ネオスチグミンの構造です。アセチルコリンエステラーゼ阻害薬です。

選択肢 4 は
プロカインです。

選択肢 5 は
スキサメトニウムです。筋弛緩薬です。

日本薬局方収載生薬ア及びこれに含まれる化合物Aに関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. AはEphedra sinicaの地上茎に含まれる副交感神経興奮薬である。
2. アは桂枝湯に配合される生薬である。
3. アの確認試験として、薄層クロマトグラフィーを用い、噴霧用ニンヒドリン・エタノール試液によるAの検出が行われている。
4. アを含む漢方薬の使用上の注意として不眠がある。
5. ア及びAは、いずれも覚せい剤原料として取り扱われている。

　解 説　　　　　

化合物 A はエフェドリンです。これは読めないといけない構造です。すると、エフェドリンが含まれる代表的生薬としてマオウが連想されると思われます。

選択肢 1 ですが
エフェドリンは「交感神経」興奮薬です。「副交感神経」ではありません。よって、選択肢 1 は誤りです。ちなみに、Ephedra sinica は「マオウ」のことです。

選択肢 2 ですが
桂枝湯は「桂皮（ケイヒ）、芍薬（シャクヤク）、大棗（タイソウ）、甘草（カンゾウ）、生姜（ショウキョウ）」が構成生薬です。マオウは含まれません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3,4 は妥当な記述です。

選択肢 5 ですが
生薬である「マオウ」は、覚せい剤原料として取り扱われてはいません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 3,4 です。