111 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

核心觀念

本題考查五種生藥的基本鑑別內容，答題時應依序寫出：

1. 中文藥名或生藥名
2. 基源植物學名
3. 主要有效成分
4. 藥理作用與臨床或傳統用途

其中常見命題重點包括：

• Cannabis：大麻樹脂中的 cannabinoids。
• Stramonium：曼陀羅中的 tropane alkaloids。
• Yohimbe：育亨賓皮中的 yohimbine。
• Eriodictyon：聖草中的 flavonoids，尤其是 eriodictyol 類。
• Senna：番瀉葉中的 sennosides，屬刺激性瀉劑。

解題方法

可採用「中文名 → 學名 → 指標成分 → 作用用途」的固定格式作答。藥物分析與生藥學題目中，主要成分不宜只寫一個名稱，應同時指出其成分類別及代表性成分；用途則應與主要成分的藥理作用相互對應。

(一) Cannabis

中文名

大麻；其藥用部分主要為大麻草或大麻樹脂。

基源植物學名

主要基源為：

• Cannabis sativa L.

科別為 Cannabaceae，大麻科。

主要成分

主要含有大麻素（cannabinoids），包括：

• $\Delta^9$-tetrahydrocannabinol（$\Delta^9$-THC）
• Cannabidiol（CBD）
• Cannabinol（CBN）
• Cannabigerol（CBG）

其中 $\Delta^9$-THC 為主要精神活性成分，具有中樞神經作用；CBD 本身精神活性較弱，具有抗痙攣、抗發炎等藥理研究價值。

大麻樹脂中的大麻素多以酸性前驅物形式存在，例如 tetrahydrocannabinolic acid（THCA），經加熱或脫羧後形成具有活性的 THC。

用途

• THC 可產生鎮痛、鎮吐、食慾促進及中樞神經作用。
• 可用於癌症化學治療相關噁心嘔吐、部分慢性疼痛及食慾不振等情形。
• CBD 可應用於部分難治型癲癇的治療。
• 傳統上亦曾作為鎮靜、止痛及解痙藥使用。

由於 THC 具有致幻及依賴性風險，大麻及其製品受到嚴格管制，實際使用須依相關法規辦理。

解題技巧與陷阱

• 看到 Cannabis，立即聯想到「大麻素」及 THC。
• 不可只寫「含油脂」；油脂雖存在於種子，但考試主要關注藥理活性的大麻素。
• THC 是主要精神活性成分，CBD 則不是主要致幻成分，兩者不可混為一談。

(二) Stramonium

中文名

曼陀羅；生藥通常稱曼陀羅葉（Stramonii Folium）。部分中文藥材名稱亦稱洋金花，但「Stramonium」的基源重點是曼陀羅植物及其葉、種子。

基源植物學名

• Datura stramonium L.

科別為 Solanaceae，茄科。

主要成分

主要含莨菪烷類生物鹼（tropane alkaloids），包括：

• Hyoscyamine
• Atropine
• Scopolamine（Hyoscine）

新鮮植物中以 hyoscyamine 為主；在加工或鹼性條件下，部分 hyoscyamine 可消旋形成 atropine。

其作用機轉主要為競爭性阻斷 muscarinic acetylcholine receptors，使副交感神經作用受到抑制。

用途

• 解痙：可減少胃腸道及膽道平滑肌痙攣。
• 減少腺體分泌，例如唾液及支氣管分泌。
• Atropine 可用於散瞳、心搏過慢及有機磷中毒的解毒。
• Scopolamine 具較明顯的中樞鎮靜及抗暈動病作用。
• 曼陀羅曾用於氣喘及支氣管痙攣，但因毒性高，現代臨床用途已受限制。

解題技巧與陷阱

• Stramonium 的關鍵字是「Datura stramonium」及「atropine、scopolamine」。
• 不可將其與 Belladonna 混淆；兩者同屬茄科且都含 tropane alkaloids，但基源植物不同。
• 中毒時會出現口乾、瞳孔放大、心搏加快、體溫升高及譫妄，這些均是 antimuscarinic poisoning 的典型表現。
• 可用口訣記憶： 「曼陀羅，莨菪鹼；阻斷 M receptor，解痙又散瞳。」

(三) Yohimbe

中文名

育亨賓；生藥為育亨賓皮（Yohimbe bark）。

基源植物學名

• Pausinystalia johimbe（K. Schum.）Pierre ex Beille
• 舊文獻常列為 Corynanthe johimbe K. Schum.

科別為 Rubiaceae，茜草科。

主要成分

主要含 indole alkaloids，代表成分為：

• Yohimbine
• Rauwolscine（α-yohimbine）
• Corynantheine
• Corynanthidine

其中 yohimbine 為最重要的指標成分，屬於 indole alkaloid，並具有 $\alpha_2$-adrenergic receptor antagonist 作用。

用途

• 傳統上作為壯陽及性功能障礙用藥。
• Yohimbine 可增加交感神經活性及周邊血流，曾用於男性勃起功能障礙。
• 亦曾研究其在姿勢性低血壓及某些中樞神經作用上的用途。

但 yohimbine 可能引起心悸、血壓升高、焦慮、失眠及心律不整，使用時須注意劑量及禁忌。

解題技巧與陷阱

• Yohimbe 與 yohimbine 字根相同，是最直接的配對記憶。
• 看到「育亨賓皮」應立即聯想到「indole alkaloid」。
• 不可將 yohimbine 誤寫成 tropane alkaloid；tropane alkaloids 是曼陀羅、顛茄及莨菪類的特徵。
• 主要用途應答「壯陽、勃起功能障礙」，但最好同時寫出其 $\alpha_2$ 受體拮抗作用。

核心觀念

本題考查中藥生藥學（Pharmacognosy）之基源植物科名（Family）、學名（Botanical source / Latin binomial）、藥用部位（Part used）、主要化學成分（Constituents）及其藥理作用（Pharmacological activities）。此類題目為公職關務特考藥事類科之傳統高頻問答題，配分平均（每小題 5 分，總分 25 分），得分關鍵在於各項基源屬性之精準度與答題結構之完整性。

解題方法

1. 標題化與條列化答題：針對每一生藥，嚴格依據「科名」、「學名」、「藥用部位」、「主成分」、「藥理作用」五大核心項目條列呈現，便利閱卷採分。
2. 學名書寫規範：拉丁學名須遵循雙名法，包含屬名（首字大寫）、種小名（全小寫）及命名者。寫作時屬名與種小名以斜體表示，列出臨床與藥典收載之代表性主基源品種。
3. 成分與藥理聯結：說明藥理作用時，連結其化學成分分類（如喹嗪類生物鹼、二苯基庚烷類、三萜酸類等），展現生藥學與藥理學結合之專業深度。

各題詳細解析

(一) 辛夷 (Magnoliae Flos)

1. 科名：木蘭科 (Magnoliaceae)
2. 學名：Magnolia biondii Pamp.（望春花）、Magnolia denudata Desr.（玉蘭）、Magnolia sprengeri Pamp.（武當木蘭）
3. 藥用部位：乾燥花蕾 (Dried flower bud)
4. 主成分：

• 揮發油 (Volatile oil)：含 $\alpha$-pinene、$\beta$-pinene、1,8-cineole (桉油精)、citral。
• 木脂素類 (Lignans)：Magnolin (木蘭脂素)、Fargesin (松脂素二甲醚)。
• 生物鹼類 (Alkaloids)：Magnocurarine (木蘭花鹼)。

5. 藥理作用：

• 發散風寒、通鼻竅。
• 具抗發炎、抗過敏（抑制肥大細胞去顆粒化與組織胺釋放）及鎮痛作用。
• 能收縮鼻黏膜血管，減少鼻腔充血與分泌物，臨床廣泛用於治療過敏性鼻炎、鼻竇炎與鼻塞。

(二) 苦參 (Sophorae Flavescentis Radix)

1. 科名：豆科 (Fabaceae / Leguminosae)
2. 學名：Sophora flavescens Ait.
3. 藥用部位：乾燥根 (Dried root)
4. 主成分：

• 喹嗪類生物鹼 (Quinolizidine alkaloids)：Matrine (苦參鹼)、Oxymatrine (氧化苦參鹼)、Sophocarpine (苦參硬桃鹼)。
• 黃酮類 (Flavonoids)：Kurarinone (苦參酮)、Kuraridin。

5. 藥理作用：

• 清熱燥濕、殺蟲止癢、利尿。
• 抗心律不整：苦參鹼與氧化苦參鹼能阻斷心肌離子通道，具顯著抗心律不整效果。
• 具抗發炎、免疫抑制、保護肝臟、抗腫瘤及廣效抑菌與抗陰道滴蟲作用。

(三) 薑黃 (Curcumae Longae Rhizoma)

1. 科名：薑科 (Zingiberaceae)
2. 學名：Curcuma longa L.
3. 藥用部位：乾燥根莖 (Dried rhizome)
4. 主成分：

• 二苯基庚烷類 / 薑黃素類 (Diarylheptanoids / Curcuminoids)：Curcumin (薑黃素)、Demethoxycurcumin、Bisdemethoxycurcumin。
• 揮發油 (Volatile oil)：Turmerone (薑黃酮)、ar-turmerone、Zingiberene (薑花烯)。

5. 藥理作用：

• 破血行氣、通經止痛。
• 具強效抗氧化與抗發炎作用（主要藉由抑制 COX-2 與 NF-$\kappa$B 信號傳達路徑）。
• 促進膽汁分泌（利膽）、降低血脂、保護肝臟、抑制血小板凝集及抗腫瘤作用。

核心觀念

本題考查藥物分析學中儀器分析的核心重點技術——**液相層析串聯式質譜儀（Liquid chromatography–mass spectrometry, LC-MS / LC-MS/MS）**之基本結構、物理化學原理、關鍵介面游離技術以及在藥物化學、臨床藥學與藥物分析領域之實際應用。

1. 基本定義與系統架構： LC-MS 為將高效液相層析儀（HPLC）之高效能混合物分離能力，與質譜儀（Mass Spectrometry, MS）之高選擇性、高靈敏度及結構鑑定能力結合之串聯分析系統。整體系統包含三大核心模組：

• 液相層析分離系統（HPLC / UHPLC）：負責將複雜樣品（如血漿、尿液、藥品雜質）中的化合物進行分離。
• 大氣壓游離介面（Atmospheric Pressure Ionization Interface, API Interface）：將液相層析產生的液態流出物（Eluent）汽化並將待測物離子化，引導至高真空質譜區。
• 質量分析器與檢測器（Mass Analyzer & Detector）：依據離子之質荷比（Mass-to-charge ratio, $m/z$）進行分離與檢測。

2. 質荷比定義公式： 質譜檢測之基本物理量為質荷比： $\text{質荷比} = \frac{m}{z}$ 其中 $m$ 為離子之分子質量（以 atomic mass unit, amu 或 Dalton, Da 為單位），$z$ 為離子所帶之淨電荷數（Elementary charges）。

3. 串聯質譜（Tandem MS, MS/MS）原理： 利用兩個或以上的質量分析器串聯（如 Triple Quadrupole, QQQ）：

• 第一階段質量分析器（$MS_1$）：篩選並通過特定的母離子（Precursor ion, 如 $[M+H]^+$ 或 $[M-H]^-$）。
• 碰撞室（Collision Cell, $Q_2$）：引入碰撞誘導解離（Collision-Induced Dissociation, CID），使母離子與惰性氣體（如 $\text{N}_2$ 或 $\text{Ar}$）碰撞碎片化，產生特徵子離子（Product ions）。
• 第二階段質量分析器（$MS_2$）：篩選並檢測特定質荷比之子離子。

解題方法

針對本題 20 分之申論題型，答題切入點應分為「原理機制（包括層析分離、游離源、質量分析器與串聯質譜模式）」與「藥學應用（包括定量分析、雜質鑑定、臨床與生物製劑檢驗）」兩大核心維度進行系統化論述：

一、 LC-MS 之原理機制

1. 液相–質譜介面與游離技術（API Interface & Ionization）： HPLC 移動相在大氣壓下運作，而質譜儀在極高真空（$< 10^{-5}\text{ torr}$）下運作。API 介面解決了液體轉氣體及去溶劑化的瓶頸，主要游離法包括：

• 電噴霧游離法（Electrospray Ionization, ESI）：
• 原理：移動相經由施加高電壓（$3\sim 5\text{ kV}$）的金屬毛細管噴射，形成帶電荷的微小霧化液滴。隨加熱氣體吹掃使溶劑蒸發，液滴體積縮小導致表面電荷密度超過庫侖極限（Rayleigh limit），發生庫侖爆炸（Coulombic explosion），最終透過離子蒸發機制釋放出氣相離子。
• 特點：屬於極溫和之游離法（Soft ionization），不易產生過度碎片化；適合分析中極性至高極性化合物、離子型分子及高分子量生物巨分子（如蛋白質、多肽，常形成多重充電離子 $[M+nH]^{n+}$）。
• 大氣壓化學游離法（Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI）：
• 原理：液體加熱汽化後，經放電針（Corona discharge needle）放電產生反應氣體離子（通常為溶劑分子離子），再透過氣相離子–分子反應（Ion-molecule reaction）將能量轉移給待測物分子完成游離。
• 特點：適合分析中極性至非極性、熱穩定性佳之中小分子化合物（$m/z < 1000\text{ Da}$）。

2. 質量分析器（Mass Analyzer）與串聯質譜（MS/MS）：

• 三重四極棒（Triple Quadrupole, QQQ）： 由 $Q_1$（第一四極棒）、$Q_2$（RF-only 碰撞室）、$Q_3$（第二四極棒）組成。
• 主要掃描與監測模式：
• 多重反應監測（Multiple Reaction Monitoring, MRM / SRM）：$Q_1$ 設定僅通過特定質荷比之母離子，$Q_2$ 進行碰撞碎片化，$Q_3$ 設定僅通過特定質荷比之子離子（特定的 $m/z_{\text{precursor}} \rightarrow m/z_{\text{product}}$ 離子對 transition）。此模式可大幅消除基質背景雜訊，具備極高的信號對雜訊比（S/N ratio）與定量靈敏度。
• 產物離子掃描（Product Ion Scan）：固定 $Q_1$ 母離子，掃描 $Q_3$ 產物離子，用於未知物結構解析。
• 母離子掃描（Precursor Ion Scan）：固定 $Q_3$ 子離子，掃描 $Q_1$ 母離子，用於尋找具相同特徵結構片段之化合物或代謝物。
• 中性損失掃描（Neutral Loss Scan）：$Q_1$ 與 $Q_3$ 同步掃描並保持固定質量差，用於篩選失去特定中性官能基（如去糖基、去硫酸基）之化合物。

二、 LC-MS / LC-MS/MS 之藥學與藥物分析應用

1. 藥物動力學與生物相等性試驗（PK & BA/BE）中之極微量定量：

• 應用：用於分析生物樣品（血漿、血清、尿液）中之微量藥物及其代謝物濃度。
• 優勢：MRM 模式靈敏度極高（可達 $\text{pg/mL}$ 甚至 $\text{fg/mL}$ 等級），分析時間短且選擇性強。

核心觀念

本題考查生藥學與藥物分析中「波譜結構解析（Spectral Elucidation）」的綜合應用能力，結合不飽和度計算、質譜（EI-MS）、紅外線光譜（IR）、紫外-可見光光譜（UV）、一維核磁共振光譜（$^1\text{H-NMR}$ 與 $^{13}\text{C-NMR}$）以及天然物生藥來源（蛇床子），推導出未知天然產物的化學結構式。

關鍵原理與公式如下：

1. 不飽和度公式（Index of Hydrogen Deficiency, IHD / Degree of Unsaturation, DoU）： 對於分子式 $\text{C}_x\text{H}_y\text{O}_z$，其不飽和度計算公式為： $\text{DoU} = x + 1 - \frac{y}{2}$
2. 香豆素（Coumarin）骨架特徵：

• UV 光譜：在 $\text{MeOH}$ 中於 $240\text{-}330\text{ nm}$ 具多重共軛吸收峰。
• IR 光譜：$\alpha,\beta$-不飽和內酯羰基（$\text{C=O}$）伸縮振動位於 $1700\text{-}1730\text{ cm}^{-1}$。
• $^1\text{H-NMR}$ 光譜：$\text{H-3}$ 與 $\text{H-4}$ 表現為順式烯氫偶合雙峰（$J \approx 9.5\text{ Hz}$），分別落於 $\delta\ 6.1\text{-}6.4$（$\text{H-3}$）與 $\delta\ 7.5\text{-}7.8$（$\text{H-4}$）。

3. 芳香環偶合常數與取代模式判斷：

• 鄰位偶合（ortho-coupling, $J_{\text{ortho}}$）：$7\text{-}9\text{ Hz}$。若苯環僅出現一對 $J \approx 8.0\text{ Hz}$ 的雙峰，代表苯環上有兩個相鄰未取代的質子（即 $\text{H-5}$ 與 $\text{H-6}$），進而證明取代基必須位於 $\text{C-7}$ 與 $\text{C-8}$。

4. 異戊烯基（Prenyl group, 3-methylbut-2-enyl）光譜特徵： 包含一個苄基位亞甲基質子（$\delta\ 3.3\text{-}3.6\text{, d}$）、一個烯烴質子（$\delta\ 5.1\text{-}5.4\text{, t}$）以及兩個末端烯甲基（$\delta\ 1.6\text{-}1.9\text{, s}$）。

解題方法

解析步驟遵循「求不飽和度 $\rightarrow$ 官能基與骨架判斷 $\rightarrow$ 質子與碳片段拼接 $\rightarrow$ 取代基位向確立 $\rightarrow$ 結合生藥來源驗證」之標準流程：

1. 計算不飽和度（DoU）： 分子式為 $\text{C}_{15}\text{H}_{16}\text{O}_3$， $\text{DoU} = 15 + 1 - \frac{16}{2} = 8$ 8 個不飽和度分配為：香豆素雙環骨架（7 個不飽和度：1 個苯環含 3 個雙鍵 + 1 個吡喃酮環含 1 個 $\text{C=O}$ 雙鍵與 1 個 $\text{C=C}$ 雙鍵）加上側鏈 1 個 $\text{C=C}$ 雙鍵（1 個不飽和度）。

2. 確定母核骨架與主要官能基：

• IR：$\nu_{\max} = 1727\text{ cm}^{-1}$ 顯示典型 $\alpha,\beta$-不飽和內酯 carbonyl 伸縮振動；$1604, 1500\text{ cm}^{-1}$ 為苯環骨架振動；$1160\text{ cm}^{-1}$ 為 $\text{C-O}$ 醚鍵振動。
• UV：$\lambda_{\max} = 248, 258, 322\text{ nm}$ 符合 7-氧雜取代香豆素之強烈共軛發色團特徵。

3. 解析 $^1\text{H-NMR}$ 光譜片段：

• 片段 A（香豆素吡喃酮環質子）： $\delta\ 6.20\ (1\text{H, d}, J = 9.5\text{ Hz})$ 與 $\delta\ 7.60\ (1\text{H, d}, J = 9.5\text{ Hz})$，為香豆素之 $\text{H-3}$ 與 $\text{H-4}$。
• 片段 B（苯環質子與取代模式）： $\delta\ 6.80\ (1\text{H, d}, J = 8.0\text{ Hz})$ 與 $\delta\ 7.30\ (1\text{H, d}, J = 8.0\text{ Hz})$，展現典型 ortho-偶合（$J = 8.0\text{ Hz}$），分別對應 $\text{H-6}$ 與 $\text{H-5}$。苯環僅剩 $\text{H-5}$ 與 $\text{H-6}$ 兩個相鄰質子，證實取代基必據於 $\text{C-7}$ 與 $\text{C-8}$。
• 片段 C（甲氧基）： $\delta\ 3.94\ (3\text{H, s})$，對應 $-\text{OCH}_3$。
• 片段 D（異戊烯基, Prenyl group）： $\delta\ 3.55\ (2\text{H, d}, J = 7.3\text{ Hz})$：苄基位 $-\text{CH}_2-$。 $\delta\ 5.25\ (1\text{H, t}, J = 7.3\text{ Hz})$：烯烴質子 $=\text{CH}-$。 $\delta\ 1.69\ (3\text{H, s})$ 與 $\delta\ 1.86\ (3\text{H, s})$：兩個烯甲基 $-\text{C(CH}_3)_2$。

4. 對應 $^{13}\text{C-NMR}$ 光譜： 15 個碳極為清晰對應：

• $\delta\ 18.3, 26.2$（側鏈兩個甲基碳）
• $\delta\ 22.3$（苄基位 $-\text{CH}_2-$ 碳）
• $\delta\ 56.5$（甲氧基 $-\text{OCH}_3$ 碳）
• $\delta\ 107.8, 113.3, 113.4, 118.3, 121.6, 126.7, 133.0, 144.2, 153.2, 160.6, 161.8$（11 個芳香/烯烴及羰基碳）

5. 確立取代基位置與生藥來源驗證： 根據香豆素天然物之生物合成（苯丙素路徑/Cinnamic acid pathway），甲氧基（氧雜取代）位於 $\text{C-7}$，異戊烯基側鏈接於 $\text{C-8}$。此結構即為生藥蛇床子（Cnidium monnieri）的主要活性成分——蛇床子素（Osthole / Osthol），分子量為 244，物理性質（無色針狀結晶，mp $83\text{-}85^\circ\text{C}$）完全符合。

選項分析（圖譜各項數據之歸屬與驗證）

本題為結構推導非選擇題，以下將題目所給各項圖譜資訊與物理常數逐一進行精確歸屬分析與驗證：

1. 分子式與 EI-MS 分析：

• 分子式 $\text{C}_{15}\text{H}_{16}\text{O}_3$ 之精確分子量為 $244.29\text{ g/mol}$。
• EI-MS 分子離子峰 $m/z\ 244\ [\text{M}]^+$ 直接證實其分子量為 244。

2. IR ($\text{KBr}$) 吸收峰歸屬：

• $1727\text{ cm}^{-1}$：香豆素吡喃酮環上 $\alpha,\beta$-不飽和酯類之羰

核心觀念

本題考氧化還原官能基在紅外線光譜（IR）中的特徵伸縮振動波數。判斷重點如下：

• 炔基 $C\equiv C$：約 $2100\sim2260\ \text{cm}^{-1}$
• 腈基 $C\equiv N$：約 $2210\sim2260\ \text{cm}^{-1}$
• 羰基 $C=O$：約 $1650\sim1750\ \text{cm}^{-1}$，實際位置會受共軛、酯基或羧酸等結構影響

波數與鍵結強度及原子質量有關，三鍵通常出現在約 $2100\sim2300\ \text{cm}^{-1}$；羰基則集中在約 $1700\ \text{cm}^{-1}$ 附近。

解題方法與各化合物判斷

A：末端炔基

圖中為：

$\text{HC}\equiv\text{C--CH}_2\text{CH}_2\text{CH}_3$

其中的炔基 $C\equiv C$ 為非共軛脂肪族炔鍵，因此其伸縮振動約為：

$\boxed{2100\sim2260\ \text{cm}^{-1}}$

本結構另有末端炔氫 $\equiv\text{C--H}$，其伸縮吸收約在 $3300\ \text{cm}^{-1}$，但題目指定的是炔基 $C\equiv C$，故答案以 $2100\sim2260\ \text{cm}^{-1}$ 為主。

B：腈基

圖中為：

$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{--C}\equiv\text{N}$

腈基 $C\equiv N$ 的特徵吸收通常較尖銳且明顯，約為：

$\boxed{2210\sim2260\ \text{cm}^{-1}}$

常用代表值可寫成約 $2250\ \text{cm}^{-1}$。

C：共軛羰基

C 結構為芳香環及雜環共軛的羰基化合物，羰基與雙鍵及芳香系統共軛。共軛會降低 $C=O$ 鍵的鍵級，使吸收波數由一般非共軛羰基的約 $1715\ \text{cm}^{-1}$ 降低至約：

$\boxed{1650\sim1680\ \text{cm}^{-1}}$

代表值可寫為約 $1660\ \text{cm}^{-1}$。

D：$\alpha,\beta$-不飽和酮羰基

D 結構中的羰基與鄰近碳碳雙鍵形成共軛，因此屬於共軛酮。其 $C=O$ 伸縮吸收約為：