113 關務特考三等 藥事(選試英文) 藥物分析與生藥學(包括中藥學) 考古題詳解

113 年・關務特考・三等・藥事(選試英文)
試題代碼 藥物分析與生藥學(包括中藥學)

第 一 題25 分

說明下列生藥之中文名、其源植物之學名、主要成分及用途。

(一)Catharanthus

(二)Podophyllum

(三)Centella

(四)Cinchona

(五)Echinacea

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核心觀念

本題考查生藥學中「生藥名稱—基原植物—主要成分—用途」的配對。作答時要掌握兩點:一是屬名可能涵蓋數種藥用植物,不能把屬名直接當成單一物種;二是主要成分常可連結到其代表藥理用途,例如長春花的生物鹼與抗癌藥、鬼臼的木脂素與抗有絲分裂作用。

解題方法

依序確認各屬最具代表性的藥用植物及使用部位,再用成分的化學分類和藥理作用說明用途。題目只列屬名,因此基原應列出常見或主要物種;個別物種可能因產地、藥典或生藥規格而異。

各生藥說明

(一)Catharanthus

  • **中文名:**長春花(又稱日日春、馬達加斯加長春花)。
  • **基原植物學名:**主要為 Catharanthus roseus (L.) G. Don,夾竹桃科。
  • **主要成分:**萜類吲哚生物鹼,包括長春鹼(vinblastine)、長春新鹼(vincristine)、vindoline、catharanthine 等。長春鹼與長春新鹼為雙吲哚生物鹼。
  • **用途:**長春鹼及長春新鹼具細胞毒性,可干擾微小管形成及細胞有絲分裂,用作抗癌藥;其他生物鹼亦具不同藥理活性。長春花全草含有多種生物鹼,但抗癌藥的使用是經分離、純化及製劑化後的藥用成分,不能等同於自行使用植物原料。

(二)Podophyllum

  • **中文名:**鬼臼;依來源常稱美洲鬼臼或印度鬼臼。
  • **基原植物學名:**常見基原包括美洲鬼臼 Podophyllum peltatum L.,以及喜馬拉雅鬼臼 Podophyllum hexandrum Royle(亦作 Sinopodophyllum hexandrum (Royle) T.S. Ying),小檗科。
  • **藥用部位:**主要為根莖及根。
  • **主要成分:**木脂素類,以鬼臼毒素(podophyllotoxin)及其相關木脂素為代表。
  • **用途:**鬼臼毒素可抑制微小管聚合,干擾細胞有絲分裂;亦為合成抗癌藥如依托泊苷(etoposide)與替尼泊苷(teniposide)的重要前驅物。鬼臼樹脂曾作局部細胞毒性藥物使用;鬼臼毒素製劑亦可用於部分外生殖器疣的局部治療,須依製劑與醫囑使用。

(三)Centella

  • **中文名:**積雪草,又稱雷公根。
  • **基原植物學名:**Centella asiatica (L.) Urb.,繖形科。
  • **藥用部位:**全草。
  • **主要成分:**五環三萜類及其配醣體,包括積雪草苷(asiaticoside)、羥基積雪草苷(madecassoside)、積雪草酸(asiatic acid)及羥基積雪草酸(madecassic acid)。
  • **用途:**傳統上作外用傷口照護及皮膚用藥;積雪草三萜成分與促進傷口修復、支持膠原形成等作用相關,也常見於皮膚照護製劑。

(四)Cinchona

  • **中文名:**金雞納樹皮,簡稱金雞納。
  • **基原植物學名:**金雞納屬常見藥用來源包括 Cinchona officinalis L.、C. calisaya Wedd.、C. ledgeriana Moens ex Trimen 及
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第 二 題25 分

說明下列中藥基原植物之科名、學名、藥用部位、主要成分及藥理作用。

(一)附子

(二)天麻

(三)淫羊藿

(四)何首烏

(五)酸棗仁

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核心觀念

本題考查五味常用中藥的植物分類與生藥學辨識:科名、基原植物學名、藥用部位,以及可代表其藥理作用的主要成分。作答時要分清楚「基原植物」與「藥材部位」;同一植物的不同部位,不能混作同一味藥。

中藥所稱「主要成分及藥理作用」,宜列出具代表性的成分類群或指標成分,並連結其常見藥理作用。附子、何首烏另須掌握炮製差異與用藥安全。

解題方法

依「科名 → 學名 → 藥用部位 → 主要成分 → 藥理作用」逐項整理。辨識時先抓最具代表性的配對:附子是烏頭的子根,天麻是蘭科植物的根莖,淫羊藿用葉,何首烏用塊根,酸棗仁用種子;再以主要成分連結作用,便能完整作答。

各藥材解析

(一)附子

  • **科名:**毛茛科(Ranunculaceae)。
  • **學名:**烏頭 Aconitum carmichaelii Debeaux。
  • **藥用部位:**乾燥子根,為母根旁的側生塊根;商品藥材經加工炮製後使用。
  • **主要成分:**烏頭鹼(aconitine)、新烏頭鹼(mesaconitine)、次烏頭鹼(hypaconitine)等雙酯型二萜生物鹼;炮製後雙酯型生物鹼水解,單酯型生物鹼如苯甲醯新烏頭原鹼(benzoylmesaconine)、苯甲醯烏頭原鹼(benzoylaconine)等比例增加。
  • **藥理作用:**傳統功效以回陽救逆、補火助陽、散寒止痛為主;現代研究可見鎮痛、抗炎等作用。雙酯型生物鹼具高度毒性,未妥善炮製或過量使用可造成嚴重心律不整及神經毒性。

**作答重點:**附子是烏頭的「子根」,不是母根;生附子所含雙酯型生物鹼毒性高,炮製可降低其含量與毒性。

(二)天麻

  • **科名:**蘭科(Orchidaceae)。
  • **學名:**天麻 Gastrodia elata Blume。
  • **藥用部位:**乾燥根莖。
  • **主要成分:**天麻素(gastrodin)、對羥基苯甲醇(4-hydroxybenzyl alcohol)、香莢蘭醇、香莢蘭醛及多醣等。
  • **藥理作用:**傳統功效為平肝息風、止痙;現代研究常見鎮靜、抗驚厥、鎮痛及神經保護等作用。

**作答重點:**天麻藥材是根莖,不是根;天麻素是常考的代表性指標成分。

(三)淫羊藿

  • **科名:**小檗科(Berberidaceae)。
  • **學名:**淫羊藿類基原植物包括 Epimedium brevicornu Maxim.、箭葉淫羊藿 E. sagittatum (Sieb. et Zucc.) Maxim.、柔毛淫羊藿 E. pubescens Maxim.、朝鮮淫羊藿 E. koreanum Nakai 等;答題列出其中藥典收載基原即可。
  • **藥用部位:**乾燥葉。
  • **主要成分:**黃酮類為主,包括淫羊藿苷(icariin)、朝藿定類(epimedins)及寶藿苷等。
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第 三 題20 分

請說明毛細管電泳法(Capillary electrophoresis)之原理與應用,並列出其優點與缺點。

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核心觀念

毛細管電泳法(capillary electrophoresis, CE)是以高電壓電場驅動帶電分析物在窄徑毛細管中移動,依各成分的電泳遷移速率差異達到分離的技術。分離結果主要受分析物的電荷與大小、緩衝液的 pH 與離子強度、毛細管表面性質,以及電滲流(electroosmotic flow, EOF)影響。

帶電粒子的電泳遷移率可概念化表示為:

μep=vepE\mu_{\mathrm{ep}}=\frac{v_{\mathrm{ep}}}{E}

其中 μep\mu_{\mathrm{ep}} 為電泳遷移率、vepv_{\mathrm{ep}} 為電泳速度、EE 為電場強度。分析物的實際移動速度則是電泳速度與電滲流速度的合成:

vobs=(μep+μEOF)Ev_{\mathrm{obs}}=(\mu_{\mathrm{ep}}+\mu_{\mathrm{EOF}})E

因此,CE 分離並非只看分析物本身的電荷,還須考慮毛細管內緩衝液的整體流動。

解題方法

作答宜依序交代「分離原理、常見應用、優點、缺點」。原理部分須區分電泳遷移與電滲流,再說明兩者合成後造成不同遷移時間;應用與優缺點則連結 CE 的高效率、小樣品量及其操作限制。

在未塗層熔融石英毛細管中,管壁矽醇基在適當 pH 下解離帶負電,形成帶電管壁與溶液間的電雙層。施加電壓後,溶液中的反離子朝電極方向移動,帶動整體溶液形成電滲流。不同電荷、尺寸或電荷/質量比的分析物,具有不同電泳遷移率;其方向與 EOF 方向相同或相反,因而在不同時間抵達毛細管末端的偵測器。

常見模式包括:

  • 毛細管區帶電泳(CZE):依分析物的電泳遷移率分離,常用於帶電藥物、胺基酸、胜肽及蛋白質。
  • 毛細管凝膠電泳(CGE):以凝膠或聚合物篩分介質依分子大小分離,常用於蛋白質、DNA 等生物分子。
  • 毛細管等電聚焦(CIEF):依等電點分離蛋白質及其他兩性分子。
  • 毛細管電動層析(MEKC):加入界面活性劑形成微胞,使中性化合物也能依其在水相與微胞間的分配差異分離。
  • 毛細管等速電泳(CITP):利用前導與末尾電解質形成區帶,常用於離子分析及樣品濃縮。

應用

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第 四 題15 分

請回答下列有關層析、氫核磁共振光譜(1^1H-NMR)及紅外光光譜(IR)之基本應用知識。

(一)以 ODS(Octadecyl-silica, C18)管柱分析 Hydrocortisone 時,下列 4 種移動相之相對沖提力大小順序為何?

(A) acetonitrile/water(55:45)

(B) acetonitrile/water(60:40)

(C) acetonitrile/tetrahydrofuran/water(60:15:25)

(D) acetonitrile/tetrahydrofuran/water(60:10:30)

(二)Ethyl acetate 在 1^1H-NMR 中共有 3 組吸收峰。若以其化學位移由大到小順序排列,則這 3 組吸收峰面積的比例應為多少?

(三)下列各種鍵結在 IR 的吸收強度大小順序為何?

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核心觀念

ODS(C18)為非極性固定相,屬於反相層析。移動相的有機溶劑比例或溶劑強度增加,通常會增強沖提力,使疏水性分析物較容易由固定相洗脫。

常見反相層析有機溶劑的沖提能力大致為:四氫呋喃(THF)高於乙腈(acetonitrile);水則是弱沖提溶劑。因此,除比較乙腈比例外,也要考慮 THF 的比例。

解題方法

先比較各移動相的組成:

  • (A) 乙腈 55%、水 45%。
  • (B) 乙腈 60%、水 40%;乙腈比例高於 (A),沖提力較強。
  • (D) 乙腈 60%、THF 10%、水 30%;相較於 (B),以較強的 THF 取代部分水,沖提力較強。
  • (C) 乙腈 60%、THF 15%、水 25%;乙腈比例與 (D) 相同,但 THF 比例較高、水比例較低,沖提力較強。

選項分析

  • (A) 乙腈比例最低,且不含 THF,四者中沖提力最弱。
  • (B) 乙腈比例高於 (A),故比 (A) 強;但不含 THF,弱於 (D) 與 (C)。
  • (C) 含有最多 THF,且水比例最低,四者中沖提力最強。
  • (D) 比 (B) 多含 THF,沖提力高於 (B);但 THF 少於 (C),故弱於 (C)。

解題技巧

反相層析比較沖提力時,不能只看「有機溶劑總比例」;不同有機溶劑的溶劑強度也不同。本題依乙腈比例及 THF 的相對強度判斷,順序為:

(C)>(D)>(B)>(A)\boxed{(C)>(D)>(B)>(A)}

(二)Ethyl acetate 的 1^1H-NMR 峰面積比例

核心觀念

1^1H-NMR 的訊號積分面積,與產生該訊號的等效氫原子數成正比。Ethyl acetate 的結構為 CH3COOCH2CH3\mathrm{CH_3COOCH_2CH_3},共有三組化學環境不同的氫。

化學位移大小主要受鄰近原子的去屏蔽效應影響;與氧相連的 CH2\mathrm{CH_2} 氫,通常比羰基旁的 CH3\mathrm{CH_3} 氫及末端乙基 CH3\mathrm{CH_3} 氫更去屏蔽,化學位移較大。

解題方法

依化學位移由大到小排列:

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第 五 題15 分

請依下列資料推斷出化學結構式。

分子式為 C10H12O\mathrm{C_{10}H_{12}O}

EI-MS(m/zm/z):148 [M]+[\mathrm{M}]^+

UV(MeOH)λmax⁡\lambda_{\max}:258 nm

IR(neat)νmax⁡\nu_{\max}:3023、2957、2835、1608、1509、1282、1175、1036 cm−1\mathrm{cm^{-1}}

1^1H-NMR(CDCl3_3,400 MHz)δ\delta:1.85(3H,dd,J=6.6, 1.4J=6.6,\ 1.4 Hz)、3.77(3H,s)、6.09(1H,dq,J=15.8, 6.6J=15.8,\ 6.6 Hz)、6.34(1H,d,J=15.8J=15.8 Hz)、6.83(2H,d,J=8.6J=8.6 Hz)、7.25(2H,d,J=8.6J=8.6 Hz)。

13^{13}C-NMR(CDCl3_3,100 MHz)δ\delta:18.5、55.4、114.0、123.6、127.0、130.4、130.9、158.6。

成分來源:小茴香。

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核心觀念

本題整合分子式、質譜、紫外光譜、紅外光譜及核磁共振光譜,推定天然物的結構。解題重點是先用分子式算不飽和度,再由氫核磁共振的訊號型態辨識官能基與碳氫骨架,最後以碳核磁共振及成分來源確認。

解題方法

1. 由分子式計算不飽和度

分子式為 C10H12O\mathrm{C_{10}H_{12}O},不飽和度為:

DBE=2C+2−H2=2(10)+2−122=5\mathrm{DBE}=\frac{2C+2-H}{2} =\frac{2(10)+2-12}{2}=5

氧原子不影響不飽和度。五個不飽和度可由一個苯環(四個)及一個碳碳雙鍵(一個)完全解釋。

EI-MS 的分子離子峰 m/z=148m/z=148,亦符合分子量:

10(12)+12(1)+16=14810(12)+12(1)+16=148

2. 由氫核磁共振辨認取代苯環與烯基

δ\delta 6.83 與 7.25 各有 2H,皆為雙峰且偶合常數 J=8.6J=8.6 Hz,表示苯環上有兩組等效芳香氫,呈典型的對位二取代苯環訊號。兩組氫分別位於受供電子基影響較大的位置,以及較受烯基影響的位置。

δ\delta 3.77(3H,s)為甲氧基(−OCH3-\mathrm{OCH_3})訊號;其氫連接在氧上的甲基通常呈單峰。

δ\delta 6.09(1H,dq,J=15.8, 6.6J=15.8,\ 6.6 Hz)與 6.34(1H,d,J=15.8J=15.8 Hz)各為一個烯烴氫。兩個烯氫間的偶合常數為 15.8 Hz,符合反式(EE)雙鍵;其中 δ\delta 6.09 的氫另與 δ\delta 1.85 的甲基氫偶合,形成雙重四重峰。

δ\delta 1.85(3H,dd,J=6.6, 1.4J=6.6,\ 1.4 Hz)是烯基上的甲基(CH3−CH=\mathrm{CH_3-CH=})。

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