次に示すブロモバレリル尿素 (C₆H₁₁BrN₂O₂、分子量 223.07) は睡眠薬として用いられている。第十八改正日本薬局方では、その定量法について次のように規定されている。

「定量法　　本品を乾燥し、その約 0.4 g を精密に量り、300 mL の三角フラスコに入れ、水酸化ナトリウム試液4 0 mL を加え、還流冷却器を付け、20 分間穏やかに煮沸する。冷後、水 30 mL を用いて還流冷却器の下部及び三角フラスコの口部を洗い、洗液を三角フラスコの液と合わせ、硝酸 5 mL 及び ①正確に 0.1 mol/L 硝酸銀液 30 mL を加え、過量の硝酸銀を 0.1 mol/L チオシアン酸アンモニウム液で滴定する (指示薬： Ａ 2 mL) 。同様の方法で空試験を行う。

0.1 mol/L 硝酸銀液 1 mL = Ｂ mg C₆H₁₁BrN₂O₂」

この定量法及び滴定に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。

㋐　下線部 ① で生成する沈殿は、チオシアン酸銀である。

㋑　滴定終点では溶液が赤色を呈する。

㋒　Ａ はフルオレセインナトリウム試液である。

㋓　Ｂ は 22.31 である。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋐、㋓
4．㋑、㋒
5．㋑、㋓

　解 説　　　　　

㋐ ですが
下線部 ① で生成する沈殿は AgBr です。チオシアン酸銀ではありません。㋐ は誤りです。

㋑ は妥当です。
Ag⁺ + SCN^– が反応しきると、Fe³⁺ と SCN^– が反応して血赤色となります。

㋒ ですが
フルオレセインは、ファヤンス法に用いられる指示薬です。吸着指示薬の一種です。ファヤンス法は、塩素含有化合物　か　ヨウ素含有化合物を対象とする沈殿滴定法です。臭素ではありません。㋒ は誤りです。ちなみに A は「硫酸アンモニウム鉄 (Ⅲ)」です。

㋓ は妥当です。
AgNO₃ と ブロモバレリル尿素が １：１で反応すると考えられます。そのため、ブロモバレリル尿素 0.1 m mol あたりの 22.307 ≒ 22.31 mg が B の値です。

以上より、正解は 5 です。

アミノ酸の等電点は、クロマトグラフィーや電気泳動などにおける分離挙動を決定する。表に示す三つのアミノ酸 (X、Y、Z) を、固定相として陽イオン交換樹脂、移動相として pH7  のリン酸緩衝液を用いるクロマトグラフィーによって分離した。このとき、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、pK_a1、pK_a2、pK_R は、それぞれ α 炭素に結合しているカルボキシ基、アミノ基、側鎖の pKa であり、それぞれの値は表に示すものとする。

㋐　クロマトグラフィーの質量分布比 (k’) が最も大きいのは、アミノ酸 Y である。

㋑　アミノ酸 X の等電点は、5.76 である。

㋒　アミノ酸 Y の等電点は、5.61 である。

㋓　アミノ酸 Z は、pH 5.89 の緩衝液中では正の電荷をもつ。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋐、㋓
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

【等電点の基礎知識】
等電点は、正の荷電と負の荷電が等しくなる pH のことです。原則、アミノ基 (-NH₂) とカルボキシル基（-COO_H) の酸解離定数 pKa の平均が等電点です。

酸性アミノ酸のように、COOH が側鎖にもある場合は、等電点が酸性に寄ります。すなわち、等電点が小さくなります。塩基性アミノ酸のように、-NH₂ が側鎖にもある場合は、等電点が塩基性に寄ります。

ちなみに、本問では必要ないのですが、生化学の基礎知識として、アミノ酸は構造から特定できる必要があります。A はフェニルアラニン、B はリシン、C はグルタミン酸です。

㋐ は妥当です。
X,Z は pH 7 だと等電点よりも大きい pH なので 負電荷を帯び、陽イオン交換樹脂に吸着されずに素通りすると考えられます。そのため、リシン以外の質量分布比は小さくなります。

㋑ は妥当です。
(2.20 + 9.32) ÷ 2 = 5.76 です。

㋒ ですが
側鎖に-NH₂ があるため、アミノ酸 Y の等電点は (2.16 + 9.06)/2 = 5.61 よりも大きくなります。㋒ は誤りです。

㋓ ですが
側鎖に -COOH があるため、アミノ酸 Z の等電点は (2.30 + 9.47)/2 ≒ 5.89 よりも小さくなります。pH 5.89 は等電点よりも大きい pH なので、分子全体では負の電荷を有します。㋓ は誤りです。

以上より、正解は 1 です。

類題 薬剤師国家試験 106 回 問 95
https://yaku-tik.com/yakugaku/106-095/

キャピラリー電気泳動法に関する記述 ㋐ ～ ㋓ のうち、妥当なもののみを挙げているのはどれか。

㋐　フューズドシリカ製のキャピラリーに pH 7 の緩衝液を用いて電圧をかけると、陰極から陽極に向かう電気浸透流が発生する。

㋑　DNA を分離する場合には、塩基対数の小さな DNA ほど速く移動する。

㋒　泳動液の流れが栓流であるため、高速液体クロマトグラフィーと比べて分離能が高い。

㋓　キャピラリーゾーン電気泳動法では、電荷的に中性な物質でも分子量に応じて分離できる。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋐ ですが
pH 3 以上 → Si – OH 基解離 → キャピラリ表面 負電荷帯電 → 溶液中正電荷 表面に集積 → 電圧をかけることで、溶液が『陰極方向』に移動する　という流れです。「陰極から陽極の方向」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

㋑ は妥当です。
DNA の分離なので、キャピラリーゲル電気泳動という前提と思われます。キャピラリーゲル電気泳動では、小さい DNA ほど速く移動します。

㋒ は妥当です。
HPLC では流れが「層流」となります。

㋓ ですが
分子量に応じて分離するには、たとえばキャピラリーゲル電気泳動などで分離する必要があります。

以上より、正解は 3 です。

窒素を含む複素環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　次の反応は芳香族求電子置換反応に分類される。

㋑　次の化合物の a の窒素がプロトン化されて生じるカチオンには、二つの等価な共鳴混成体が存在する。

㋒　次の a、b、c の化合物のうち、最も強い塩基性を示すのは b である。

1．㋐
2．㋐、㋑
3．㋑
4．㋑、㋒
5．㋒

　解 説　　　　　

㋐ ですが
chichibabin 反応 (チチバビン反応) です。2 位水素の求核置換反応です。「求電子置換反応」ではありません。㋐ は誤りです。正解は 3 ~ 5 です。

㋑ は妥当です。
イミダゾールの N のプロトン化についての記述です。二重結合が 右の N に伸びるか 左の N に伸びるかで、2 つの完全に対称な共鳴構造が書けます。

㋒ は妥当です。
a は -CON- 結合がアミド結合なので、反応性に乏しいと判断できます。

b と c の比較では、c に含まれる O は電気陰性度が高く、窒素の塩基性が弱まる方向の影響と考えられます。そのため、b の方が塩基性が大きいと考えられます。

以上より、正解は 4 です。

次の反応式は、水中におけるフルクトースの平衡を示したものである。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。

㋐　A は β ‒ D ‒ フルクトフラノースである。

㋑　B はケトン基を含む鎖状の分子である。

㋒　A と C は互いにアノマーである。

㋓　D は B からケト‒エノール互変異性体を経て生成する。

1．㋐、㋑
2．㋐、㋒
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋒、㋓

　解 説　　　　　

㋐ ですが
A は「α」- D – フルクトフラノースです。α と β の違いは、右端の OH 基が 下向きであれば α です。逆だと β です。㋐ は誤りです。

㋑ は妥当です。
B は鎖状構造のフルクトースです。

㋒ は妥当です。
アノマーとは、糖が 5 or 6 員環の環状構造を形成する際に生じる 2 種類の立体異性体同士の関係のことです。鎖状構造の時には不斉炭素ではないが、環状構造の時に不斉炭素になる C をアノマー炭素といい、不斉炭素ができるために生じる 異性体同士の関係がアノマーです。

㋓ ですが
鎖状構造の C = O 基に、末端の OH 基が攻撃して環化します。「ケト ‒ エノール互変異性体を経て」ではありません。㋓ は誤りです。

以上より、正解は 3 です。

アミノ酸及びペプチドに関する記述 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　次の反応で合成されるアミノ酸 C はアラニンである。

㋑　次に示すアスパルテームの構造には、D 体のアミノ酸が含まれている。

㋒　グルタチオンは、次の反応により生体内で還元剤として働く。

1．㋐
2．㋐、㋑
3．㋑
4．㋑、㋒
5．㋒

　解 説　　　　　

㋐ ですが
A → B の反応における試薬「C₆H₅CH₂ーBr」が SN₂ 反応をおこします。この部分がアミノ酸の側鎖と対応するため、合成されるのは「フェニルアラニン」です。アラニンではありません。アラニン合成であれば、例えば 代わりに CH₃I を用いればアラニンを作れます。㋐ は誤りです。

㋑ ですが
アスパルテームは「L – フェニルアラニン のメチルエステル」と「L – アスパラギン酸」のジペプチドです。D 体のアミノ酸は含まれていません。ちなみにですが、本試験時点において、人の体を構成するタンパク質合成に用いられるアミノ酸は全て L 体として知られています。㋑ は誤りです。

㋒ は妥当です。
グルタチオンについての記述です。

以上より、正解は 5 です。