以下のアンモニウムイオンのうち、pKa値が最小なのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

pKa 値が最小 → 酸として強い = H がとれやすい ということです。

酸としての強さは、H を 1 つ取り去った構造である共役塩基の強さを考えればよいです。H を 1 つ取り去ると、アンモニウムイオン部分は -NH₂ (アミノ基) となります。共役塩基の塩基性がより小さければ、元の化合物の酸性が高い化合物です。

ベンゼン + アミノ基 は「アニリン」です。本問は「アニリンの p 位に何が配位していると、アミノ基による塩基性が小さくなってより不活性な化合物か」という問題に置き換えることができます。

配位している置換基に注目すると、不活性基である「m – 配向性」の置換基「-NO₂」を有する化合物が、最も共役塩基の塩基性が小さく、不活性な化合物と考えられます。

以上より、正解は 5 です。

類題 106-102 酸性の強さ比較
https://yaku-tik.com/yakugaku/106-102/

参考　有機化学まとめ　反応性・配向性に及ぼす置換基の効果
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-2-3-4/

エタノール中、ナトリウムエトキシドによる(S)-2-ブロモペンタンのE2反応では、3つのアルケンA～Cが生成する。以下の記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。なお、Newman投影式Ⅰ～Ⅲは(S)-2-ブロモペンタンの配座異性体を表している。

1. カルボカチオン中間体を経由する反応である。
2. AとBをあわせた収率は、Cの収率より大きい。
3. 臭素原子を塩素原子に置換した出発物質を用いると、脱離反応が遅くなる。
4. ナトリウムエトキシドの濃度を変えても、反応速度は変化しない。
5. 配座異性体Ⅰ～Ⅲのうち、ⅢからAが生成する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
カルボカチオン中間体を経由するのは、脱離反応であれば「E1 反応」です。E2 反応は「付加 or 置換」と 「脱離基の脱離」が協奏的に一段階で反応進行し、中間体を経由しません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
E2 反応は E1 反応同様、Saytzeff 則に従います。すなわち、より置換基の多いアルケンが生成します。

選択肢 3 は妥当です。
ハロゲンの原子半径が「大きい」方が「脱離能が高く」、反応は速いです。Br よりも Cl の方が周期表の上の方なので原子半径が「小さく」、「脱離能が低く」なります。そのため、脱離反応が「遅く」なります。

選択肢 4 ですが
E2 反応の反応速度は「基質濃度」と「塩基濃度」双方に１次ずつ依存し、全体としては 2 次の速度式で表されます。従って、塩基である ナトリウムエトキシドの濃度に反応速度は依存します。「反応速度は変化しない」という記述は妥当ではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
脱離する Br のちょうど反対側であるアンチの位置にある H を塩基は攻撃します。そして、A は置換基 CH₃ と CH₂CH₃ が トランスの位置になっています。

Ⅲの異性体に対して E2 反応がおきると CH₃ と CH₂CH₃ は共に下側にあるため、cis 型が生成します。つまりⅢ からは B が生成します。A が生成するのは、CH₃ と CH₂CH₃ が下側と上側に配置している Ⅰです。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

参考　有機化学まとめ　脱離反応
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-3-2-4/

電子移動を示す矢印で記した機構が主となって、実際に進行し、生成物が得られる反応はどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

全てアルケンの付加反応です。確実にとりたい問題です。

選択肢 1 ですが
「アルケンに対する HBr の付加反応」では、まず二重結合が H に攻撃してカルボカチオンが中間体として形成されます。Br へ攻撃するわけではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
アルケンへのジクロロカルベンの付加反応では、2 つの C-C 結合が同時に形成し、1 段階でシクロプロパン構造が作られます。カルボカチオン中間体を経るわけではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
アルケンへのボラン (BH₃) の付加であるヒドロホウ素化反応では、二重結合部分が攻撃するのは ホウ素における空の π 軌道です。そのため、電子の矢印は B に向かうのが妥当です。矢印が H に向かっているため、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
代表的なアルケンの付加反応である「ハロゲンの付加反応」の反応機構です。

選択肢 5 ですが
アルケンの過酸によるエポキシ化では、二重結合が COO「O」H 部分における「O」の部分に攻撃します。選択肢の構造で言えば「OH」の O に攻撃です。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 4 です。

類題 107-103
https://yaku-tik.com/yakugaku/107-103/

参考　アルケンの付加反応 (anti 付加)
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-2-2-2/

ビタミンB₁欠乏症の予防及び治療に用いられるフルスルチアミンは、ビタミンB₁(チアミン)の消化管吸収効率を改善したプロドラッグであり、体内でジスルフィド結合が還元された後、閉環してビタミンB₁となる。

ビタミンB₁の構造として、正しいのはどれか。1つ選べ。

　解 説　　　　　

ビタミン B₁（チアミン）の構造式における特徴は「チアゾール」N,S を含む複素環です。選択肢 2,4 はチアゾール部分が見られず、誤りです。

問題文に「ジスルフィド結合が還元された後、閉環」とあるので S – S 結合が切断されてできる SH 基が アルデヒドのカルボニル基にアタックして閉環すると考えられます。N から伸びている アルデヒド基部分と上に伸びている部分を入れ替えると考えやすいと思われます。電子の流れに必要な部分のみで考えると、以下のようなイメージです。

この後 O に負電荷があるため SH の H を奪い、また N 上の孤立電子対が 近くの H を攻撃して NH⁺ となると考えられます。

そして、酸素原子上の孤立電子対が H をアタックすると ーOH₂ となります。この部分が脱水して安定化する流れではないかと思われます。この結果、チアゾール環部分から伸びる酸素がなくなるため、選択肢 1,3 は誤りです。

以上より、正解は 5 です。

非ステロイド性抗炎症薬 A ～ E に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. A 以外は不斉中心をもたない。
2. B はフェニル酢酸系の抗炎症薬である。
3. C には環状スルホンアミド構造がある。
4. D 以外は酸性官能基をもつ。
5. E にはインドール骨格がある。

　解 説　　　　　

A はザルトプロフェン、B はメフェナム酸、C はピロキシカム、D はチアラミド、E はスリンダクの構造式です。ザルトプロフェン以外は判別できるとよい構造式といえます。

選択肢 1 ですが
炭素に注目すればその通りです。しかし、化合物 E について、S が不斉中心といえるため、選択肢 1 は誤りです。オメプラゾールにおける S 原子と同じです。(参考 100 – 206207)

選択肢 2 ですが
メフェナム酸はフェナム酸系です。フェニル酢酸系ではありません。フェニル酢酸系の代表例はジクロフェナクです。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
以下の部分が該当します。

選択肢 4 は妥当です。
D がチアラミドで「塩基性 NSAIDs」なので、D が酸性官能基を持たないことは、構造だけでなく分類からもわかります。そして、A,B,E は「-COOH」を有しており、酸性官能基をもつことが判断しやすいと思われます。

少しわかりづらいのが C ですが、C = C ー OH 部分、つまり エノールがあります。従って、D 以外は酸性官能基をもちます。

選択肢 5 ですが
インドールは、ベンゼン環とピロール環が縮合した構造です (下図参照)。E には含まれていません。

以上より、正解は 3,4 です。

下図に示したように、乳酸脱水素酵素 (乳酸デヒドロゲナーゼ) はピルビン酸から L – 乳酸への変換を触媒する。この酵素の活性中心に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 109 番の Arg はピルビン酸のカルボニル炭素の求電子性を高めている。
2. 168 番のアミノ酸残基はアスパラギンである。
3. 171 番の Arg とピルビン酸との主たる相互作用は、分散力によるものである。
4. 195 番の His はピルビン酸に対してブレンステッド酸としてはたらく。
5. NADH はピルビン酸に対してプロトン供与体としてはたらく。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
ピルビン酸のカルボニル基における O に、Arg 残基における末端水素が付加することで、カルボニル基が活性化を受けて求電子性が高められています。

選択肢 2 ですが
アスパラギンであれば、側鎖は アミド (CONH₂) です。168 番目のアミノ酸残基は「アスパラギン酸」と考えられます。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
O ー H 間における水素結合が見られます。主たる相互作用は水素結合によるものです。分散力による相互作用ではありません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
ブレンステッド酸とは、H⁺ を相手に与える物質です。側鎖末端の H をピルビン酸に対して与えていると見ることができます。

選択肢 5 ですが
カルボニル基の 炭素に求核攻撃をする矢印に注目すれば、プロトン (H⁺) 供与体として働いているわけではありません。具体的には H^– が攻撃しているので「ヒドリド」供与体としてはたらいています。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 1,4 です。

類題 108-107
https://yaku-tik.com/yakugaku/108-107/

下図は、ある化合物の ¹H-NMR スペクトル〔400 MHz、CDCl₃、基準物質はテトラメチルシラン(TMS)〕を示したものである。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、×印のシグナルは CDCl₃ 溶媒中に含まれる CHCl₃ のプロトンに由来するシグナルであり、エのピークは重水 (D₂O) を添加するとほぼ消失した。

　解 説　　　　　

ア の 6H のピークに注目します。選択肢 1,3 の構造では、ア の 6H を帰属できません。選択肢 1,3 は誤りです。ア のピークは、選択肢 2,4,5 に共通している 「N から伸びるジエチル部分における末端の水素 6 原子」に帰属されます。

選択肢 4 ですが
OH 基の H に対応する 1H のピークが見られません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 2 と 5 の構造を比較すれば、ベンゼン環の NH₂ 、つまりアミノ基の場所のみ異なっています。アミノ基の位置により、ベンゼン環の H のピーク形状が変わります。

ベンゼン環における H のピークは大体 6 ~ 9 ppm 付近です。ピーク カ、キが対応します。ピーク カ、キは 2 つに分裂しています。選択肢 2 の場合、ピークが 3 つに分裂する H が2 つあるはずです。選択肢 2 は誤りです。

以上より、正解は 5 です。

ちなみに
選択肢 5 はプロカインの構造式です。

微生物由来の化合物 A ～ D に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. A は抗菌薬として利用されている。
2. B のアグリコンは酢酸-マロン酸経路により生合成される。
3. C はカルシウムイオンと難溶性のキレートを形成する。
4. D はマクロライド系化合物と呼ばれる。
5. A ～ D は、真菌から単離された化合物である。

　解 説　　　　　

A ~ D の化合物は、全て構造式から名前がわかるべきです。A はタクロリムス、B はエリスロマイシン、C はテトラサイクリン、D はバンコマイシンです。

選択肢 1 ですが
タクロリムスは免疫抑制剤として利用されています。「抗菌薬」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2,3 は妥当です。
この 2 つの選択肢について確実に判断できなければ、他の選択肢を切れればよい問題です。

選択肢 4 ですが
マクロライド系化合物は、A ~ D の中では B です。D ではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
真菌からではなく「放線菌」という細菌の一種が由来です。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

28 歳女性。日頃からストレスによる疲労感やイライラを強く感じていて、最近になって胃痛や嘔吐、食欲不振に悩まされるようになった。

今回、一般用医薬品を希望して来局したため、症状から六君子湯 (ハンゲ、チンピ、ニンジン、ビャクジュツ又はソウジュツ、ショウキョウ、カンゾウ、タイソウ、ブクリョウから構成される) を薦めた。

これらの症状に対して六君子湯が有効と考えた主たる根拠として誤っているのはどれか。1 つ選べ。

1. ハンゲには嘔吐を改善するはたらきがある。
2. チンピには胃の調子を改善するはたらきがある。
3. ニンジンには疲労感を改善するはたらきがある。
4. ビャクジュツ又はソウジュツにはイライラを改善するはたらきがある。
5. ショウキョウには食欲不振を改善するはたらきがある。

　解 説　　　　　

なんとなく食欲不振なら六君子湯か補中益気湯… みたいな薦め方を実際に店舗で行っていることもあり、本問を通じて構成生薬からの考察ぐらいできないとなぁと反省しました…。

選択肢 1 は妥当です。
ハンゲの薬効薬理として、妊娠悪阻に対する鎮吐作用などがあります。用途として、胃内停水による悪心や嘔吐に対する鎮吐剤などに用います。

選択肢 2 は妥当です。
チンピの薬効薬理として、軽度の胃酸分泌促進、リパーゼ作用亢進作用などがあります。用途として、健胃消化薬、鎮咳去痰薬などに用います。

選択肢 3 は妥当です。
ニンジンの薬効薬理として、降圧、消化運動亢進、中枢興奮、抗疲労、抗ストレス作用などがあります。強壮、強精、食欲不振改善などの目的に用いられます。

選択肢 4 ですが
ソウジュツ及びビャクジュツは、いずれもキク科植物の根茎を基原とし、利水薬として用いられます。薬効薬理として共に抗胃潰瘍などがあります。イライラ改善が根拠ではないと考えられます。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
ショウキョウの薬効薬理は抗潰瘍、小腸内輸送促進などがあります。風邪薬や健胃消化薬に用いられます。

以上より、正解は 4 です。