108 關務特考三等 藥事 藥物分析與生藥學(包括中藥學) 考古題詳解

108 年・關務特考・三等・藥事
試題代碼 藥物分析與生藥學(包括中藥學)

第 一 題24 分

Epicatechin 與 catechin 之化學結構如下:

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(一) 此兩種成分之結構在化學分類上屬於何種類別(如 quinoline alkaloid)?(4 分)

(二) 此兩種成分為立體異構物,其 C-2 與 C-3 之絕對構型(absolute configuration)分別為何?(8 分)

(三) 如何利用 1H^{1}\mathrm{H} NMR 圖譜(CD3OD\mathrm{CD_3OD})加以鑑別此二異構物?(12 分)

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核心觀念

Epicatechin 與 catechin 都是黃酮類中的 黃烷-3-醇(flavan-3-ol,亦稱 flavanol),具有含氧雜環及 C-2、C-3 兩個立體中心。兩者的差異是 C-3 的相對構型不同;可用 C-2 與 C-3 上氫的鄰位偶合常數 J2,3J_{2,3},配合訊號化學位移,判別其立體異構關係。

解題方法

(一)化學分類

兩者屬於黃酮類化合物中的黃烷-3-醇,不是生物鹼。其基本骨架為含氧雜環與兩個芳香環相連,C-3 帶有羥基,故分類名稱為 flavan-3-ol。

(二)C-2 與 C-3 的絕對構型

依圖示結構及各立體鍵方向判讀,並按 CIP 優先序指定構型:

  • Epicatechin:(2R,3R)(2R,3R)
  • Catechin:(2R,3S)(2R,3S)

兩者 C-2 構型相同、C-3 構型相反,因此互為 C-3 差向異構物(epimer)。

(三)以 1H^{1}\mathrm{H} NMR 鑑別

觀察 C-2 與 C-3 上氫的訊號,特別是兩者的鄰位偶合常數 J2,3J_{2,3}。鄰位氫的偶合常數會受二面角影響;在這類黃烷-3-醇中,catechin 的 H-2、H-3 偶合較大,epicatechin 則較小。

  • **Catechin(C-2、C-3 為 trans):**H-2 與 H-3 通常呈較大的偶合,J2,3J_{2,3} 約為 7–8 Hz7\text{–}8\ \mathrm{Hz}。
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第 二 題30 分

Paeonolide、paeonol 及 paeoniflorin 之化學結構如下:

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(一) 此三種成分主要含於何種中藥材中?該藥材之植物科別為何?(8 分)

(二) 此三種成分之結構在化學分類上屬於何種類別(如 isoquinoline alkaloid)?(4 分)

(三) 此三種成分之分析宜採用何種層析技術及檢示器?(8 分)

(四) 試設計一種簡易方法將此三種成分加以分離,並說明分離原理。(10 分)

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核心觀念

本題考天然物的結構分類,以及藥材成分的層析分析與分離。判讀結構時,注意糖基與母核:paeonol 是酚性芳香酮;paeonolide 是 paeonol 的雙醣苷;paeoniflorin 是單萜苷。含糖基的成分通常極性較高。

(一)藥材來源與植物科別

三者主要含於牡丹皮(Moutan Cortex),即牡丹 Paeonia suffruticosa Andrews 的根皮;植物科別為芍藥科(Paeoniaceae)。

(二)化學分類

  • **Paeonolide:**酚性苷,為 paeonol 的雙醣苷。
  • **Paeonol:**酚性芳香酮,亦屬乙醯苯類酚性成分。
  • **Paeoniflorin:**單萜苷。

三者並非同一化學類別,也不是生物鹼。

(三)分析方法與檢示器

宜採用反相高效液相層析(RP-HPLC),使用 C18 管柱,以水相及甲醇或乙腈作梯度沖提,利用三者極性與保留能力的差異達成分離。

檢示器可用二極體陣列紫外檢示器(DAD/UV)。paeonol 的芳香酮發色團適合在約 274 nm 檢測;paeoniflorin 的苯甲醯發色團可在較短波長、約 230 nm 檢測。

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第 三 題26 分

中藥方劑麻杏甘石湯含 ephedrine、amygdalin、glycyrrhizin 及 CaSO4\mathrm{CaSO_4},前三者之結構如下:

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(一) 此三種成分分別含於何種藥材中?又這些藥材之植物科別為何?(12 分)

(二) 此三種成分之結構在化學分類上屬於何種類別(如 indole alkaloid)?(6 分)

(三) 此三種成分之分析宜採用何種層析技術及檢示器?(8 分)

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核心觀念

本題考查麻杏甘石湯中三種指標成分與藥材來源的對應、天然物化學分類,以及依成分性質選擇層析方法與檢示器。判斷重點是:先由成分辨認藥材,再由結構辨認化學類別,最後依成分的極性、揮發性及紫外吸收特性選擇分析方法。

解題方法

(一)成分、藥材來源與植物科別

成分含該成分的藥材及藥用部位植物科別
Ephedrine(麻黃鹼)麻黃的草質莖麻黃科(Ephedraceae)
Amygdalin(苦杏仁苷)苦杏仁的種仁薔薇科(Rosaceae)
Glycyrrhizin(甘草甜素、甘草酸)甘草的根及根莖豆科(Fabaceae,舊稱 Leguminosae)

麻杏甘石湯名稱可用來輔助記憶:麻對麻黃、杏對苦杏仁、甘對甘草;方中的石膏提供硫酸鈣,但不屬於本題所問的三種有機成分。

(二)化學分類

  1. Ephedrine:苯丙胺類生物鹼,屬原生物鹼(protoalkaloid) 分子含氮,但氮原子不在雜環中,屬於非雜環型生物鹼。

  2. Amygdalin:氰苷(cyanogenic glycoside) 苦杏仁苷水解可生成苯甲醛及氫氰酸,因此歸為氰苷。

  3. Glycyrrhizin:三萜皂苷(triterpenoid saponin glycoside) 其苷元屬齊墩果烷型三萜結構,並與糖基結合。

(三)層析技術與檢示器

三種成分均可採**反相高效液相層析法(RP-HPLC)**分析,常用 C18 管柱搭配紫外光檢示器或光二極體陣列檢示器(PDA/DAD)。

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第 四 題20 分

丁香油(clove oil)主含 eugenol,尚含 eugenol acetate、β\beta-caryophyllene 及具果香味的 methyl-nn-amyl ketone,其化學結構分別如下:

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(一) 此製品含於丁香的那一部位?又丁香之植物科別為何?(8 分)

(二) 試設計一種自 clove oil 分離 eugenol 之簡易方法,並說明其分離原理。(12 分)

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核心觀念

本題考丁香的藥用部位與植物分類,以及利用丁香油成分的酸鹼性差異分離丁香酚(eugenol)。

丁香酚具有酚羥基,呈弱酸性,可與氫氧化鈉反應形成水溶性的丁香酚鈉;丁香油中的 β-caryophyllene、methyl-n-amyl ketone 等中性成分則留在有機層。酸化丁香酚鈉溶液後,可使丁香酚再生。

解題方法

(一)丁香的藥用部位是未開放的花蕾,乾燥後作為生藥使用;植物來源為 Syzygium aromaticum,植物科別為桃金孃科(Myrtaceae)。

(二)可採用酸鹼萃取法分離丁香酚:

  1. 將丁香油溶於乙醚等與水不互溶的有機溶劑,置入分液漏斗。
  2. 加入稀氫氧化鈉水溶液並振盪。丁香酚的酚羥基解離,生成水溶性的丁香酚鈉: ArOH+NaOH→ArONa+H2O\mathrm{ArOH + NaOH \rightarrow ArONa + H_2O}
  3. 靜置分層後,分出含丁香酚鈉的水層。
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