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。

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。

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。

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。

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。

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/

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/

感染症の原因菌の同定には、菌体のタンパク質を分析対象として、イオン化部にマトリックス支援レーザー脱離イオン化（MALDI）法、質量分離部に飛行時間型質量分析計（TOF-MS）を用いる MALDI-TOF-MS が利用されている。この質量分析法に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. マトリックスと混合されたタンパク質は、高電圧を印加したキャピラリー先端から噴霧してイオン化される。
2. タンパク質と混合するマトリックスには、レーザー光を吸収する化合物が選択される。
3. 質量分離部では検出器までの飛行時間が短いほど、タンパク質イオンの m/z 値は小さい。
4. この質量分析法の装置は、高速液体クロマトグラフやキャピラリー電気泳動装置と直接接続して用いる。
5. マススペクトルには、タンパク質にマトリックスの質量が付加されたイオンピークが主に観測される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
高電圧を印加したキャピラリー先端から噴霧してイオン化されるのは、エレクトロスプレーイオン化 (ESI) 法です。マトリックスと混合されたタンパク質は、レーザー光を照射してイオン化されます。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
マトリックスは、具体的には芳香族化合物などです。

選択肢 3 は妥当です。
イオンの m/z が小さいほど飛行速度が速くなり、検出器までの飛行時間が短くなります。

選択肢 4 ですが
高速液体クロマトグラフやキャピラリー電気泳動装置では、試料が液体です。MALDI 法では結晶化させた固形試料が対象となるため、直接接続して用いることはできません。

選択肢 5 ですが
マススペクトルには、タンパク質分子にプロトンなどが 1 つ付加したイオンのピークが主に観測されます。「マトリックスの質量が付加されたイオンピーク」ではありません。

以上より、正解は 2,3 です。

次の化学構造をもつ日本薬局方医薬品の確認試験として適切なのはどれか。2 つ選べ。ただし、試験に用いる本品の量や試薬・試液の量、反応条件などは日本薬局方に規定されたとおりとする。

1. 本品に塩酸を加えて加熱した液は、亜硝酸ナトリウム試液、アミド硫酸アンモニウム試液を加えた後、N,N-ジエチル-N′-1-ナフチルエチレンジアミンシュウ酸塩試液を加えると赤紫色を呈する。
2. 本品を直火で加熱するとき、紫色のガスを発生する。
3. 本品の水溶液にニンヒドリン試液を加え、水浴中で加熱するとき、液は紫色を呈する。
4. 本品に水酸化ナトリウムを加え、徐々に加熱して融解し、炭化する。冷後、希塩酸を加えるとき、発生するガスは潤した酢酸鉛(Ⅱ)紙を黒変する。
5. 本品につき、酸化銅を皮膜した銅網につけて燃焼させる試験を行うとき、緑色を呈する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
塩酸加えて加熱 → 亜硝酸ナトリウム試液、アミド硫酸アンモニウム試液を加えるという流れは、芳香族第一級アミンに対するジアゾ化・カップリング反応の流れです。本品の構造中には芳香族第一級アミンが存在せず、また塩酸加熱によってもこれが生じる構造 (アミド構造など) を持たないため、呈色しません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
「紫色のガス」は ヨウ素 (I₂) です。I が構造式中に見当たらないため、不適切です。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
ニンヒドリン反応は、主に α – アミノ酸や遊離のアミン類を検出する反応です。一般的な α – アミノ酸や第一級アミンでは、青紫〜赤紫色、プロリンなどのイミノ酸・第二級アミンでは、黄色を呈します。

本品の構造中にはニンヒドリンと反応する脂肪族第一級・第二級アミンやアミノ酸構造が存在しません。従って、呈色反応は起こりません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4,5 は妥当です。
硫黄（S）の確認試験 及び、塩素 (Cl) などのハロゲンを検出するバイルシュタイン反応です。

以上より、正解は 4,5 です。

1 mol の金属イオン M と n mol の配位子 L は次のように反応して錯体 ML_n を生成する。最終反応生成物の ML_n は L と反応しないものとし、また、K は逐次安定度定数を表すものとすると、この錯体生成反応に関する記述として、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、M、L 及び ML のモル濃度はそれぞれ［M］、［L］及び［ML］と表すものとする。

\( \displaystyle \begin{aligned} \mathrm{M} + \mathrm{L} &\stackrel{K_1}{\rightleftharpoons} \mathrm{ML} \\[12pt] \mathrm{ML} + \mathrm{L} &\stackrel{K_2}{\rightleftharpoons} \mathrm{ML}_2 \\[12pt] &\vdots \\[12pt] \mathrm{ML}_{n-1} + \mathrm{L} &\stackrel{K_n}{\rightleftharpoons} \mathrm{ML}_n \end{aligned} \)

1. M と L との間で形成される配位結合は、共有結合の一種である。
2. K₁ は、\( \displaystyle K_1 = \frac{[\mathrm{M}][\mathrm{L}]}{[\mathrm{ML}]} \) によって表される。
3. 全安定度定数 β_n は、β_n ＝ K₁ ＋ K₂ ＋ … ＋ K_n によって表される。
4. M はルイス塩基、L はルイス酸である。
5. 最終反応生成物の ML_n は、L が単座配位子であるより、多座配位子である方が錯体としての安定度が高い。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
配位結合は、配位子が非共有電子対を提供する共有結合の一種です。

選択肢 2 ですが
K₁ = [ML]/[M][L] です。分母と分子が逆です。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
K₁ × K₂ = [ML]/[M][L] × [ML₂]/[ML][L] = [ML₂]/[M][L]² となります。これは n = 2 の時の全安定度定数です。

全安定度定数 β_n は、K₁ × K₂ × … × K_n = [ML_n]/[M][L]ⁿ と表せます。K₁ ＋ K₂ ＋ … ＋ K_n ではありません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
L が電子対を与えているため、L がルイス塩基です。M は電子対を受け取っているため、M はルイス酸です。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
同一の配位原子数を持つ場合、単座配位子よりも多座配位子が形成する錯体 (キレート錯体) の方が安定度が高くなります。これをキレート効果と呼びます。

以上より、正解は 1,5 です。