インドールのモノ臭素化反応において、主生成物Aが得られる過程で生じるカチオン中間体として、適切なのはどれか。1 つ選べ。

　解 説　　　　　

インドールは「ベンゼン環」と「ピロール環（窒素を含む 5 員環）」が縮合した構造です。求電子剤はピロール環側 (特に C – 3 位) を優先的に攻撃します。

窒素原子上の非共有電子対が 5 員環内に流れ込む共鳴効果により、ピロール環側の電子密度が非常に高くなっています。そして、ベンゼン環の芳香族性が保持される C – 3 位が優先的に攻撃されます。

※インドールの炭素番号については、N から始めて、外周に沿って反時計回りに数えます。環が縮合している部分の炭素は飛ばして番号付けします。

以上より、正解は 2 です。

類題 国家公務員総合職 (化学・生物・薬学) R3 問44
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-r3-44/

求核アシル置換反応の反応性が最も低いのはどれか。1 つ選べ。

　解 説　　　　　

選択肢の構造は、左側の CH₃ － CH₂ － CO が共通しています。

選択肢 1,3,4 はエステル
選択肢 2 は酸無水物
選択肢 5 は酸塩化物　です。

酸塩化物と酸無水物は、一般的にエステルよりも反応性が高いため、選択肢 2,5 は誤りです。

選択肢 1,3,4 ですが
エステルの求核アシル置換反応は、付加－脱離機構により進行します。カルボニル基 (C=O) の炭素が求核攻撃を受けた後に脱離基が脱離する流れです。右側部分が対応する「脱離基」の脱離能が大きいほど反応性が大きいと考えられます。

脱離能が大きいかどうかは、脱離した後の断片の安定性を比較して考えます。より安定である方が反応性が大きいです。

選択肢 1,3 は脱離基が大きく、また、酸素原子上に生じる負電荷が共鳴安定化する構造になっています。一方、選択肢 4 は、酸素原子上に生じる負電荷が共鳴できない構造です。従って、反応性が最も低いのは選択肢 4 の構造であると読み取れます。

以上より、正解は 4 です。

参考　酸塩化物・酸無水物・エステルの反応
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-3-6-3/

次の反応式のうち、実際に反応が進行し、主生成物の構造が正しく示されているのはどれか。1 つ選べ。ただし、各反応はそれぞれ適切な溶媒を用いて行ったものとする。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
臭素がついている炭素が第３級炭素なので、S_N1 反応で進行します。中間体として平面構造のカルボカチオンを経由するため、求核試薬が平面の表裏どちらからも等確率で攻撃します。その結果、ラセミ体（光学不活性な等量混合物）が得られます。立体が保持された単一の生成物は得られません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
S_N2 反応が進行し、立体が反転した生成物が得られます。

選択肢 3,5 ですが
かさ高い 3 級炭素に強塩基が作用、及び かさ高い強塩基を作用なので、共に E2 反応が主に進行します。生成物は、2 – メチルプロペン、プロペンです。選択肢 3,5 は誤りです。

選択肢 4 ですが
1 級ハロアルカン + 求核性の弱いメタノール なので反応は進行しません。選択肢 4 は誤りです。

以上より、正解は 2 です。

化合物Aを原料とし、得られる主生成物がラセミ体となる反応はどれか。2 つ選べ。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
Pd – C による接触水素化が syn 付加で進行します。化合物 A の二重結合の同じ面 (表側または裏側) から 2 つの H がそれぞれ C に付加するため、2 つのメチル基はともに反対側に押し出され、得られる主生成物は、化合物 A の二重結合の同じ面から H が それぞれ C に付加した「cis – 1,2-ジメチルシクロペンタン」です。



対称面があり、メソ体です。ラセミ体にはなりません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
ヒドロホウ素化－酸化により、1,2 – ジメチルシクロペンタノールが得られます。第一段階のヒドロホウ素化では、平面状のアルケンに対して H と BH2 が同じ側から syn 付加します。このときアルケンの上側 (表) と下側 (裏) のどちらからも、等確率で反応します。

続く酸化段階では、立体配置が保持されたまま B から O への転位が進行して OH 基に置き換わるため、結果としてエナンチオマー対が 1：1 で生成し、ラセミ体となります。trans-1,2-ジメチルシクロペンタノールが得られる主生成物です。

選択肢 3 ですが
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が syn 付加で進行します。主生成物として、1,2-ジメチルシクロペンテンオキシドが得られます。



対称面があり、メソ体です。

選択肢 4 は妥当です。
第一段階で形成される環状のブロモニウムイオン中間体に対し、もう一方の Br– が反対側から攻撃する anti 付加 (trans 付加) で進行します。これにより trans-1,2-ジブロモ-1,2-ジメチルシクロペンタンが生成します。

中間体のブロモニウムイオンが表側・裏側のどちらに形成されるかも等確率であるため、生成物は分子内に対称面を持たないエナンチオマー (鏡像異性体) の 1：1 混合物となり、ラセミ体となります。

選択肢 5 ですが
四酸化オスミウムによる syn-ジヒドロキシ化で cis-1,2-ジオールが生成しますが、分子内に対称面を持つメソ体となります。



ラセミ体にはなりません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,4 です。

シスプラチンに関する記述として、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 4 つの配位子は、四面体の頂点の方向に配置している。
2. シスプラチンの異性体であるAは、シスプラチンよりも強い抗がん作用を示す。
3. 2 種類の配位子のうち、アンモニアが解離して抗がん作用を示す活性錯体となる。
4. 配位子が解離しやすいのは、血中よりも細胞内である。
5. 活性錯体は、主にアの窒素に結合して抗がん作用を示す。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
シスプラチンは、平面四角形構造です。「四面体の頂点の方向」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
トランス型は、抗がん作用を示しません、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
シスプラチンが体内で解離するのはアンモニアではなく、クロロ配位子です。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
血中と細胞内を比較すると、塩化物イオン濃度は血中の方が高いため、血中では解離しにくく安定な状態で存在します。一方、細胞内は塩化物イオン濃度が相対的に低いため、解離して活性化します。

選択肢 5 は妥当です。
活性錯体は、主にアの窒素 すなわち「DNA を構成する塩基の一つであるグアニンの 7 位の窒素」に結合して抗がん作用を示します。

以上より、正解は 4,5 です。

アスパラギン酸プロテアーゼであるレニンは、基質タンパク質 A をペプチド B に加水分解する。レニン阻害薬アリスキレンは、この遷移状態を模倣したプロテアーゼ阻害薬である。

アリスキレンの中央部（ア）にあるアミノ基とヒドロキシ基は、レニンの活性中心に存在する 2つのアスパラギン酸残基と相互作用する。アで示す官能基に隣接する構造（イ及びウ）は基質切断部位のアミノ酸の構造を模倣している。

レニンによるタンパク質 A の切断部位はどれか。1 つ選べ。

　解 説　　　　　

イ 及び ウ の部分構造に注目すると「分岐鎖」が読み取れます。分岐鎖アミノ酸は、バリン、ロイシン、イソロイシンです。従って「分岐鎖アミノ酸ー分岐鎖アミノ酸」のペプチド結合を切断するとわかります。

Leu (ロイシン) ーVal (バリン) が妥当です。

以上より、正解は 4 です。

AST はアミノ基転移反応を触媒する酵素である。活性中心のリシン残基側鎖アミノ基は、補酵素ピリドキサール 5′-リン酸（P5P）の 4 位のアルデヒド基と共有結合し、P5P – AST 複合体（ア）を形成する。

以下の図は、ア によるアミノ酸 A から α – ケト酸 F への反応を示す。各反応の説明として正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. ア から B への反応は、付加脱離反応である。
2. C から D への反応で、リシン残基側鎖の イ の部分は塩基として作用する。
3. F が生成する反応において、X は過酸化水素である。
4. A が L – アスパラギン酸の場合、生成する F はオキサロ酢酸である。
5. E は、以下に示すピリドキシン 5′ – リン酸である。
   

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
付加脱離反応です。

選択肢 2 ですが
イ の部分は H⁺ を供与しているため「ブレンステッドの定義による酸」として作用しています。塩基としてではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
イミンの加水分解反応であるため、X は水 (H₂O) です。H₂O₂ ではありません。

選択肢 4 は妥当です。
L – アスパラギン酸なので、側鎖 R は CH₂ － COOH です。そして、オキサロ酢酸の構造式は以下の通りです。赤で囲った部分を R として、左端の OH 基が O^– になっている構造です。

選択肢 5 ですが
右端部分に ーNH₂ が残るはずです。選択肢の構造は、右側に – OH しかないため E はピリドキシン 5′ – リン酸ではないと判断できます。

ちなみに、Ｅはピリドキサミン 5′ – リン酸 (以下の構造) です。

以上より、正解は 1,4 です。

塩素 Cl₂ と光を用いて (R)-2-クロロブタンの塩素化を行ったところ、水素の 1 つが塩素に置換した生成物が数種類生じた。

その 1 つが化合物Aであり、 ¹H NMR を測定したところ、化学シフト（ppm、基準物質はテトラメチルシラン）、分裂パターン（多重度）及びプロトン数について、以下のピークが観測された。

化合物Aの化学構造として、最も適切なのはどれか。1 つ選べ。

　解 説　　　　　

表のプロトン数、つまり水素の数が 3,2,2,1 である点に注目します。

選択肢 2 ですが
炭素についている水素の数は左から 3,0,2,3 です。表のデータと対応しません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3,4 ですが
炭素についている水素の数は左から 3,1,1,3 です。表のデータと対応しません。選択肢 3,4 は誤りです。

次に分裂パターンに注目します。

選択肢 1 ですが
最も左側の炭素に注目すると、炭素から伸びる水素の数は 2 です。そして、隣接する炭素から伸びる水素の数は 1 です。分裂パターンは 1 + 1 = 2 本に分裂します。

しかし、表におけるプロトン数 2 の分裂パターンは 四重線 及び 三重線 です。対応しません。選択肢 1 は誤りです。

以上より、正解は 5 です。

参考 ¹H – NMR のカップリング
https://yaku-tik.com/yakugaku/yk-4-1-4/

「黄連解毒湯エキス」は日本薬局方において、以下に示す化合物A～Cの含量が規定されている。これらの化合物に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

なお、黄連解毒湯の構成生薬は、オウレン、オウゴン、オウバク、サンシシである。

1. 化合物 A のアグリコンは、イソフラボン骨格を有している。
2. 化合物 B のアグリコンは、イソプレノイド経路で生合成される。
3. 化合物 C は、腸間膜静脈硬化症の原因物質と考えられている。
4. 化合物 A と化合物 B は、いずれも根を利用部位とした生薬の主要成分である。
5. 化合物 C を主要成分とする生薬は、黄連解毒湯に 2 種類配合されている。

　解 説　　　　　

化合物 A はバイカリンです。
オウゴンの有効成分の１つです。

化合物 B は
サンシシの主要成分であるゲニポシドの構造です。

化合物 C はベルベリンです。
オウレン、オウバクの有効成分です。

化合物 A,C は
過去問繰り返し既出です。

選択肢 1 ですが
アグリコンは「配糖体から糖の部分が外れて残った非糖部分」です。化合物 A のアグリコンとは、構造式の糖部分である、左下部分構造を除いた構造と考えればよいです。

そして、イソフラボンは 3 ー フェニルクロモン骨格を有します。化合物 A は「2 ー フェニルクロモン」構造です。従って、イソフラボン骨格ではありません。選択肢 1 は誤りです。

参照　化合物 A の構造に一部番号を付けたもの

選択肢 2 は妥当です。
化合物 B のアグリコンは、構造式の下部 糖部分を除いた構造です。モノテルペン (イリドイド) に分類されるため、メバロン酸/MEP 経路を介した「イソプレノイド経路」で生合成されます。下図 2 つの赤色部分から「C5 イソプレン 2 単位」からなる と考えられるとよいです。

選択肢 3 ですが
山梔子 (さんしし) を含む漢方薬の長期間内服 (目安は 5 年以上) で、腸間膜静脈硬化症の発症リスクが高くなることが知られています。化合物 C はベルベリンです。オウレン、オウバクの有効成分です。サンシシに含まれるのは、化合物 B です。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
化合物 Ａ と化合物 Ｂ はオウゴンとサンシシの主要成分です。サンシシ (山梔子) の利用部位は果実 です。根を利用部位とするわけではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
化合物 C はベルベリンです。オウレン、オウバクの有効成分です。

以上より、正解は 2,5 です。

ある生薬末を光学顕微鏡で観察したところ、下写真のような管状の組織（矢印）が見られた。また、木部繊維の破片が多数含まれていた。なお、この生薬末は 1種類の生薬を粉砕したものである。

この生薬末として考えられるのはどれか。1つ選べ。

1. シャクヤク末
2. ブクリョウ末
3. リュウコツ末
4. アロエ末
5. ケイヒ末

　解 説　　　　　

観察された管状の組織は道管であり、また木部繊維が認められることから、この生薬末は、植物の木部組織が発達した部位を由来とするものです 。つまり、利用部位が根や茎である生薬と考えられます。

選択肢の生薬の利用部位は、選択肢 1 から
根、菌、動物生薬で骨、葉の液汁、樹皮です。

従って
根を用いる生薬であるシャクヤク が妥当です。

ちなみに
樹皮も見た目は木部構造を有しそうですが、皮部が中心のため木部組織を含みません。

以上より、正解は 1 です。