次の記述の ㋐、㋑、㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

ただし、リン酸の第一解離の pK_a1 = 2.12、第二解離の pK_a2 = 7.21、第三解離の pK_a3 = 12.3とし、log₁₀2 = 0.301、log₁₀3 = 0.477 とする。

・ 0.100 mol/L リン酸水溶液 100 mL に、0.100 mol/L 水酸化ナトリウム水溶液 200 mL を加えた溶液の pH は ㋐ である。この溶液中に存在している主なイオン種は ㋑ である。

・ 0.200 mol/L リン酸二水素一ナトリウム水溶液 200 mL に、0.100 mol/L リン酸一水素二ナトリウム水溶液 800 mL を加えた溶液のpH は ㋒ である。

　解 説　　　　　

【㋐、㋑】
㋐、㋑ ですが
H₃PO₄ ＋　NaOH　→NaH₂PO₄　＋H₂O … ①
NaH₂PO₄　＋　NaOH　→　Na₂HPO₄　＋H₂O… ②
Na₂HPO₄　＋　NaOH　→　Na₃PO₄　＋H₂O… ③
と段階的に中和がおきると考えられます。

0.1 mol/L リン酸水溶液 100mL には 0.01 mol リン酸があります。0.1 mol/L NaOH 200 mL には 0.02 mol NaOH があるので ② まで完全に進行すると考えられます。

② の反応の進行途中において
[H₂PO₄^–] と [HPO₄^2-] が １：１となる pH が、第二解離の pK_a2 = 7.21 です。つまり、NaOH を 150 mL 入れた時に pH が 7.21 となり、それよりも NaOH を加えているとわかります。すると、pH は 7.21 よりも大きいと判断できます。選択肢から選べば ㋐ は 9.76 です。

NaOH 200 mL を加えると、Na₂HPO₄ が主に存在しています。イオン種としては「HPO₄^2-」がメインと考えられます。㋑ は「HPO₄^2-」です。これで ㋒ は 7.51 とわかります。

【㋒ 補足】
㋒ に関して
NaH₂PO₃ 0.04 mol と Na₂HPO₃ 0.08 mol を加えています。全体の体積は 200 mL + 800 mL = 1000 mL = 1L となっています。

② 式の pKa = 7.21
ヘンダーソン・ハッセルバルヒの式より
pH = pKa + log[A-]/[HA]

[HA] に対応する方として [H₂PO₃^–] = 0.04 mol/L
[A-] に対応する方として [HPO₃^2-] = 0.08 mol/L　を代入して

pH = 7.21 + log(0.08/0.04)
= 7.21 + 0.301
≒ 7.51 となります。

以上より、正解は 4 です。

類題 薬剤師国家試験 105 回 問96
https://yaku-tik.com/yakugaku/105-096/

生体試料の前処理法に関する次の記述の ㋐、㋑、㋒ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

「酸を用いて除タンパクを行う場合には、 ㋐ などが主に用いられる。水溶液中の弱酸性薬物を、有機溶媒を用いて溶媒抽出する場合には、水溶液の pH を薬物の pKa よりも ㋑ する方が、抽出効率が良い。

固定相として ODS (オクタデシルシリル化シリカゲル) を用いて固相抽出を行う場合に、保持された物質を追い出す際には ㋒ などの有機溶媒が用いられる。」

　解 説　　　　　

㋐ ですが
除タンパクに用いる酸としては、過塩素酸、トリクロロ酢酸、メタりん酸などが用いられます。正解は 3 ~ 5 です。

㋑ ですが
弱酸性薬物を HX とすれば、有機溶媒側に分配されるのは 分子形なので、HX であってほしいです。そのため、水溶液の pH ができるだけ低いと 溶液中に H⁺ が多く電離しているので、薬物が HX になりやすいです。㋑ は「低く」です。正解は 3 or 5 です。

㋒ ですが
メタノールやアセトニトリルなどが用いられます。

以上より、正解は 3 です。

類題 H28no43 生体試料の前処理
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-28-43/

蛍光光度法は、生体内成分の定量分析に広く使用されている。例えば、蛍光色素である fura ‒ 2 は、Ca²⁺ の定量分析や細胞内 Ca²⁺ イメージング測定に利用されている。

蛍光光度法及び蛍光の性質に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。ただし、光速を 3.00 × 10⁵ km/sec とする。なお、fura ‒ 2 の構造式は次のとおりであり、fura ‒ 2 は、Ca²⁺ イオン非存在下では図の A の蛍光励起スペクトルを示すが、Ca²⁺ イオン存在下では図の B のように蛍光励起スペクトルが変化する。

㋐　fura ‒ 2 を用いて Ca²⁺ イオン濃度の定量分析を行う場合、測定に用いる励起波長として適切なのは 360 nm である。

㋑　励起光の振動数よりも蛍光の振動数の方が小さい。

㋒　波長 360 nm の光の振動数は約 833 GHz である。

㋓　蛍光光度法では、光源として、一般にキセノンランプを使用する。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋐ ですが
図の A,B のスペクトルの最も蛍光強度が高くなる波長を読み取れば A は 370 nm、B は 340 nm が妥当です。これらの波長が用いられると考えられます。360 nm ではありません。㋐ は誤りです。

㋑ は妥当です。
言い換えると、蛍光の波長の方が長いということです。Stokes の法則 (ストークスの法則) といいます。

㋒ ですが
波の基本式 v = fλ の v に 3.00 × 10⁸ (m/sec)、λ に 360 × 10^-9 を代入すれば、f ≒ 833 × 10¹² です。約 833 THz が妥当です。「GHz」ではありません。㋒ は誤りです。

㋓ は妥当です。
蛍光光度法において、光源としてはキセノンランプ、レーザー、アルカリハライドランプなどが用いられます。資料部としては、石英製セルを用います。ちなみにガラスは、紫外部の光を吸収してしまうため用いられません。

以上より、正解は 4 です。

参考　蛍光光度法
https://yaku-tik.com/yakugaku/bs-4-1-2/

芳香族化合物に関する記述 ㋐、㋑、㋒ のうち、妥当なもののみを全て挙げているのはどれか。

㋐　a、b、c の化合物のうち、メチル基のプロトンの酸性度が最も高いのは c である。

㋑　a、b、c の位置のうち、強酸によりプロトン化を受けるのは a である。

㋒　a、b、c の化合物のうち、一般に求電子試薬に対する反応性が最も高いのは b である。

1．㋐
2．㋐、㋑
3．㋑
4．㋑、㋒
5．㋒

　解 説　　　　　

㋐ ですが
H を与えた時の共役塩基の共鳴を考えると、a であればベンゼン環全体に負電荷が非局在化されます。一方、b,c は ピリジン環の N に孤立電子対があり、相対的に負電荷が非局在化されず不安定です。従って、共役塩基がより安定である a のメチル基プロトンの方が酸性度が高いです。c ではありません。㋐ は誤りです。

㋑ ですが
ピロールの プロトン化 (求電子攻撃) は、中間体がより共鳴安定化されることから 2 位、つまり b が受けると考えられます。㋑ は誤りです。

㋒ は妥当です。
ベンゼン (a) < チオフェン (c) < フラン (b) (< ピロール) の順に求電子剤に対して反応性が大きくなります。

以上より、正解は 5 です。

プロドラッグ化された医薬品 ㋐ ～ ㋓ のうち、その活性化に酸化還元反応が関わる医薬品として妥当なもののみを挙げているのはどれか。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋑、㋓ はエステルなので
加水分解を受けて代謝活性化だから酸化還元ではないだろうと判断したい問題です。㋑、㋓ は誤りです。

㋐、㋒ が妥当です。

以上より、正解は 2 です。

ちなみに
㋐ は ロキソプロフェンナトリウム です。
ケトン → OH へと還元されて代謝活性化します。

㋑ は アンピロキシカム です。

㋒ は スリンダク です。
還元されたスルフィド体が活性体です。

㋓ は バラシクロビル です。
加水分解受けてアシクロビルになります。

次の反応ではチミジル酸合成酵素が触媒として働き、その反応ではあるビタミンから変換された補酵素 X が働く。この反応及び補酵素 X に関する記述 ㋐、㋑、㋒ のうち、妥当なもののみを全て挙げているのはどれか。ただし、構造式中の数字は位置番号である。

㋐　あるビタミンから補酵素 X が生じる際、変換前のビタミンは酸化される。

㋑　補酵素 X の 6 位、 7 位、 9 位、11 位の炭素のうち、11 位の炭素が転移している。

㋒　R1 は D ‒ 2’ ‒デオキシリボースの誘導体である。

1．㋐
2．㋐、㋑
3．㋑
4．㋑、㋒
5．㋒

　解 説　　　　　

補酵素 X は 5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸です。あるビタミンは葉酸です。

㋐ ですが
酸化ではなく、還元です。

㋑、㋒ は妥当です。
チミジンはデオキシリボースが、ピリミジン塩基のチミンに接続した構造です。

以上より、正解は 4 です。