112 高普考高考三級 藥事 藥物分析與生藥學(包括中藥學) 考古題詳解

112 年・高普考・高考三級・藥事
試題代碼 藥物分析與生藥學(包括中藥學)

第 一 題15 分

請說明下列藥物分析學之名詞與原理。(每小題 5 分,共 15 分)

(一) 準確度(accuracy)

(二) 中間精密度(intermediate precision)

(三) 卡爾・費雪滴定法(Karl Fischer titration)

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核心觀念

準確度是分析方法測得結果與真實值或公認參考值接近的程度,反映方法是否存在系統性偏差。準確度愈高,測定結果愈接近參考值;它與精密度不同,精密度描述多次測定結果彼此接近的程度。

常以加標回收率、參考物質測定結果或與另一個已確認的方法比較來評估。加標回收率可表示為:

回收率(%)=加標後測得量−未加標測得量添加量×100%\text{回收率(\%)} = \frac{\text{加標後測得量}-\text{未加標測得量}} {\text{添加量}} \times 100\%

解題方法

回答時先指出準確度衡量的是「測定值與參考值的接近程度」,再補充常用評估方式及回收率公式。若回收率接近 100%100\%,表示測定結果接近添加量,通常支持方法具有良好準確度;允收範圍須依分析方法與樣品性質訂定。

解題技巧

可用「準確度看偏差、精密度看分散」區分兩者。測定值可以彼此很接近,卻因共同偏高或偏低而不準確。

(二)中間精密度(intermediate precision)

核心觀念

中間精密度是同一實驗室內,在較長的時間或不同操作條件下重複測定時,結果的一致程度。常見變動因子包括不同日期、分析人員、儀器或設備;其目的在評估方法於同一實驗室日常運作時的精密度。

中間精密度通常以標準差或相對標準差(RSD)表示:

RSD(%)=sxˉ×100%\mathrm{RSD}(\%)=\frac{s}{\bar{x}}\times 100\%

其中 ss 為測定結果的標準差,xˉ\bar{x} 為平均值。RSD 愈小,表示測定結果的相對分散程度愈低。

解題方法

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第 二 題20 分

請參考下圖,層析管柱的理論板數為 1440014400。在下列兩個分析條件下,分析物 A 與 B 的容量因子(K′K')、選擇度(α\alpha)以及解析度(RsR_s)分別是多少?

試舉例 2 種操作方法,可以使分析條件 1 轉變成分析條件 2。

Rs=(14)N0.5(α−1α)(KB′1+K′)R_s=\left(\frac{1}{4}\right)N^{0.5} \left(\frac{\alpha-1}{\alpha}\right) \left(\frac{K'_B}{1+K'}\right)

其中:

NN:效能

KA′K'_A:波峰 A 的容量因子

KB′K'_B:波峰 B 的容量因子

α=KB′KA′\alpha=\frac{K'_B}{K'_A}

:選擇度

K′=KA′+KB′2K'=\frac{K'_A+K'_B}{2}

條件 1:t0=1.0t_0=1.0;A 為 9.0 分鐘;B 為 10.0 分鐘。

條件 2:t0=1.0t_0=1.0;A 為 11.0 分鐘;B 為 13.0 分鐘。

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核心觀念

本題考查層析定量中的三個參數:

  1. 容量因子
K′=tR−t0t0K'=\frac{t_R-t_0}{t_0}

其中 tRt_R 為分析物滯留時間,t0t_0 為死時間。

  1. 選擇度
α=KB′KA′\alpha=\frac{K'_B}{K'_A}

題目中波峰 B 的滯留時間較長,因此 KB′>KA′K'_B>K'_A,且 α>1\alpha>1。

  1. 解析度
Rs=14N0.5(α−1α)(KB′1+K′)R_s=\frac{1}{4}N^{0.5} \left(\frac{\alpha-1}{\alpha}\right) \left(\frac{K'_B}{1+K'}\right)

其中:

K′=KA′+KB′2K'=\frac{K'_A+K'_B}{2}

題設理論板數:

N=14400,N0.5=120N=14400,\qquad N^{0.5}=120

解題方法

條件 1

已知:

t0=1.0 分鐘,tR,A=9.0 分鐘,tR,B=10.0 分鐘t_0=1.0\text{ 分鐘},\quad t_{R,A}=9.0\text{ 分鐘},\quad t_{R,B}=10.0\text{ 分鐘}

1. 計算容量因子

KA′=9.0−1.01.0=8K'_A=\frac{9.0-1.0}{1.0}=8 KB′=10.0−1.01.0=9K'_B=\frac{10.0-1.0}{1.0}=9

2. 計算選擇度

α=98=1.125\alpha=\frac{9}{8}=1.125

3. 計算平均容量因子

K′=8+92=8.5K'=\frac{8+9}{2}=8.5

4. 計算解析度

Rs=14(120)(1.125−11.125)(91+8.5)R_s=\frac{1}{4}(120) \left(\frac{1.125-1}{1.125}\right) \left(\frac{9}{1+8.5}\right)

各項分別為:

14(120)=30\frac{1}{4}(120)=30 1.125−11.125=0.1251.125=19\frac{1.125-1}{1.125} =\frac{0.125}{1.125} =\frac{1}{9} 91+8.5=99.5=1819\frac{9}{1+8.5} =\frac{9}{9.5} =\frac{18}{19}

因此:

Rs=30×19×1819=6019≈3.16R_s=30\times\frac{1}{9}\times\frac{18}{19} =\frac{60}{19} \approx 3.16

條件 2

已知:

t0=1.0 分鐘,tR,A=11.0 分鐘,tR,B=13.0 分鐘t_0=1.0\text{ 分鐘},\quad t_{R,A}=11.0\text{ 分鐘},\quad t_{R,B}=13.0\text{ 分鐘}

1. 計算容量因子

KA′=11.0−1.01.0=10K'_A=\frac{11.0-1.0}{1.0}=10 KB′=13.0−1.01.0=12K'_B=\frac{13.0-1.0}{1.0}=12

2. 計算選擇度

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第 三 題15 分

三個固醇類化合物結構如下圖,分別進行紅外光光譜的測定得到下列數據。試辨認下列( 一)~(三)的光譜數據分屬於那一個化合物?並說明這些特徵吸收帶屬於那些官能基?(每小題 5 分,共 15 分)

化合物:Testosterone、Progesterone、Dexamethasone。

(一) 約 30003000、17101710、16701670、1620 cm−11620\ \mathrm{cm}^{-1}。

(二) 34603460(寬帶),約 30003000、17101710、1660 cm−11660\ \mathrm{cm}^{-1}。

(三) 34003400(寬帶),約 30003000、16701670、1605 cm−11605\ \mathrm{cm}^{-1}。

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核心觀念

本題利用紅外光譜(IR)中特徵官能基的吸收位置,配合三個化合物的結構差異進行判別:

  • 醇類 O−H\mathrm{O-H}:約 3200∼3600 cm−13200\sim3600\ \mathrm{cm^{-1}},通常呈寬帶。
  • 脂肪族 C−H\mathrm{C-H}:約 3000 cm−13000\ \mathrm{cm^{-1}}。
  • 酮類羰基 C=O\mathrm{C=O}:約 1710 cm−11710\ \mathrm{cm^{-1}}。
  • α,β\alpha,\beta-不飽和酮的羰基:因共軛作用,吸收頻率降低,約 1660∼1680 cm−11660\sim1680\ \mathrm{cm^{-1}}。
  • 烯類 C=C\mathrm{C=C}:約 1600∼1650 cm−11600\sim1650\ \mathrm{cm^{-1}}。

三個結構的關鍵差異如下:

  • Testosterone:含一個羥基、一個酮基及一個碳碳雙鍵。
  • Progesterone:不含羥基,含兩個酮基及一個碳碳雙鍵。
  • Dexamethasone:含羥基、酮基及較多共軛雙鍵,且含氟原子。

解題方法

先觀察 3400∼3460 cm−13400\sim3460\ \mathrm{cm^{-1}} 是否有寬廣吸收帶,以判斷是否含有羥基;再觀察 1710 cm−11710\ \mathrm{cm^{-1}} 附近是否有羰基吸收,最後利用 1600∼1680 cm−11600\sim1680\ \mathrm{cm^{-1}} 的共軛羰基與碳碳雙鍵吸收判斷結構。

其中,Progesterone 沒有羥基,因此其光譜不應出現 3400∼3460 cm−13400\sim3460\ \mathrm{cm^{-1}} 的寬廣 O−H\mathrm{O-H} 吸收帶,且含有兩個羰基,應出現兩個羰基相關吸收。

各光譜數據判讀

(一)約 30003000、17101710、16701670、1620 cm−11620\ \mathrm{cm^{-1}}:Progesterone

Progesterone 的結構含有兩個酮基:

  1. 約 3000 cm−13000\ \mathrm{cm^{-1}}:脂肪族 C−H\mathrm{C-H} 伸縮振動。
  2. 約 1710 cm−11710\ \mathrm{cm^{-1}}:非共軛酮基的 C=O\mathrm{C=O} 伸縮振動。
  3. 約 1670 cm−11670\ \mathrm{cm^{-1}}:與雙鍵共軛的 α,β\alpha,\beta-不飽和酮羰基吸收。
  4. 約 1620 cm−11620\ \mathrm{cm^{-1}}:共軛碳碳雙鍵 C=C\mathrm{C=C} 伸縮振動。

光譜中沒有 3400 cm−13400\ \mathrm{cm^{-1}} 左右的寬廣吸收帶,符合 Progesterone 不含羥基的結構。

(二)34603460(寬帶),約 30003000、17101710、1660 cm−11660\ \mathrm{cm^{-1}}:Testosterone

Testosterone 含有一個羥基、一個酮基及一個碳碳雙鍵:

  1. 3460 cm−13460\ \mathrm{cm^{-1}}(寬帶):醇類羥基 O−H\mathrm{O-H} 伸縮振動。
  2. 約 3000 cm−13000\ \mathrm{cm^{-1}}:脂肪族 C−H\mathrm{C-H} 伸縮振動。
  3. 約 1710 cm−11710\ \mathrm{cm^{-1}}:酮基羰基 C=O\mathrm{C=O} 伸縮振動。
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第 四 題8 分

樹膠主要用作製劑的賦形劑、懸浮劑等,請列出常見的樹膠基原及其水解後含有的酸性成分為何?(每小題 2 分,共 8 分)

(一) 西黃耆膠

(二) 梧桐膠

(三) 阿拉伯膠

(四) 車前子

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核心觀念

本題考藥用樹膠的基原植物,以及其酸性多醣經水解後可得到的糖醛酸。辨認重點是分清兩種常見酸性成分:半乳糖醛酸與葡萄糖醛酸;其餘水解產物如阿拉伯糖、木糖、半乳糖、鼠李糖等,屬於中性糖,不是題目所問的酸性成分。

解題方法

依序把每種膠與其來源植物配對,再列出水解產物中的糖醛酸:

藥用膠基原水解後的酸性成分
西黃耆膠(tragacanth)黃耆屬(Astragalus)植物的莖枝滲出物,常見來源包括 Astragalus gummifer半乳糖醛酸
梧桐膠(karaya gum)刺梧桐(Sterculia urens)的樹幹滲出物半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸
阿拉伯膠(acacia/gum arabic)金合歡屬(Acacia)植物的莖枝滲出物,常見來源為 Acacia senegal葡萄糖醛酸
車前子(psyllium)車前屬(Plantago)植物的種子,常見來源包括 Plantago ovata半乳糖醛酸

各小題說明

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第 五 題10 分

請說明薑黃下列相關問題。(每小題 2.5 分,共 10 分)

(一) 請寫出科名、學名及使用部位。

(二) 所含三個主要成分之結構式。

(三) 《本草綱目》記載,其具有破血行氣、通經止痛等功效,如何判別產品是「薑黃素」不是「薑黃粉」?

(四) 薑黃素體內吸收效果不佳應如何改善?

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核心觀念

本題考薑黃的生藥基原與藥用部位、主要薑黃素類成分的結構差異,以及薑黃素產品的鑑別與口服吸收改善方法。薑黃粉是薑黃根莖的粉末,含有多種植物成分;薑黃素則是其中的特定化學成分,兩者不可混為一談。

解題方法與分題作答

(一)科名、學名及使用部位

  • **科名:**薑科(Zingiberaceae)
  • **學名:**薑黃 Curcuma longa L.
  • **使用部位:**根莖(rhizome),通常經乾燥後供藥用或製成粉末。

作答時須特別區分「根莖」與「根」;薑黃主要使用的是地下莖,而非真正的根。

(二)三個主要成分之結構式

薑黃主要的薑黃素類成分為薑黃素、去甲氧基薑黃素及雙去甲氧基薑黃素。三者共有相同的共軛七碳鏈骨架,差別在兩端芳香環上的甲氧基數目。

令 ArAr 表示芳香環,三者可用下列通式骨架表示:

HO−Ar−CH=CH−CO−CH2−CO−CH=CH−Ar−OHHO-Ar-CH=CH-CO-CH_2-CO-CH=CH-Ar-OH

芳香環取代基如下:

成分芳香環取代基(兩端)分子式
薑黃素(curcumin)兩端均為 4-hydroxy-3-methoxyphenylC21H20O6C_{21}H_{20}O_6
去甲氧基薑黃素(demethoxycurcumin)一端為 4-hydroxy-3-methoxyphenyl;另一端為 4-hydroxyphenylC20H18O5C_{20}H_{18}O_5
雙去甲氧基薑黃素(bisdemethoxycurcumin)兩端均為 4-hydroxyphenylC19H16O4C_{19}H_{16}O_4

其中薑黃素的完整縮合結構名稱為 (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione。

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第 六 題8 分

請寫出四種中藥化痰藥的學名及藥效成分各屬於那一類?(8 分)

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核心觀念

本題考查化痰藥代表中藥的基原植物學名,以及主要藥效成分的化學分類。作答時要將「藥材名稱—植物學名—成分類別」配對;成分類別應寫明如「異甾體生物鹼」或「三萜皂苷」,比只寫「生物鹼」或「皂苷」更精確。

解題方法

可從常見化痰、止咳藥材中選四味,逐一列出其基原學名和具代表性的有效成分類別。以下列出四種可作答的代表藥材;本題要求四種,並未限定必須是哪四味。

中藥基原植物學名主要藥效成分類別
川貝母Fritillaria cirrhosa D. Don異甾體生物鹼(isosteroidal alkaloids),如川貝鹼類
桔梗Platycodon grandiflorum (Jacq.) A. DC.五環三萜皂苷,主要為桔梗皂苷類
遠志Polygala tenuifolia Willd.三萜皂苷,另含𠮿酮類及寡糖酯類成分
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第 七 題14 分

請說明有關黃酮類(Flavonoids)之問題。(每小題 7 分,共 14 分)

(一) 依分類畫出六種骨架類型及其名稱。

(二) 各舉一例含有該類型的成分名稱。

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核心觀念

黃酮類以 C6−C3−C6C_6-C_3-C_6 為基本碳架:兩個苯環分別稱 A 環、B 環,中央含氧雜環稱 C 環。分類時主要看三項:B 環接在 C 環的位置、C 環是否有雙鍵,以及 C-4 羰基與 C-3 羥基的有無。

本題所稱六種常見骨架為黃酮(flavone)、黃酮醇(flavonol)、異黃酮(isoflavone)、黃烷酮(flavanone)、黃烷-3-醇(flavan-3-ol)及花青素苷元(anthocyanidin)。作圖時以各骨架的特徵結構表示,羥基與其他取代基以 RR 表示。

解題方法

先畫出 A、B、C 三環,再依各類型的關鍵差異改變 C 環:黃酮、黃酮醇與黃烷酮的 B 環接在 C-2;異黃酮的 B 環改接 C-3;黃烷-3-醇沒有 C-4 羰基,且 C-3 有羥基;花青素苷元則呈帶正電的氧鎓離子型 C 環。

(一)六種骨架類型及其名稱

下列以 C 環骨架簡式表示;各類仍具有 A、B 兩個芳香環。圖中的 RR 代表可有不同取代基。

類型骨架簡式與結構特徵
黃酮(flavone)A−C(=O)−C2(B)=C3\mathrm{A{-}C(=O){-}C_2(B)=C_3};C-2 與 C-3 間有雙鍵,C-4 有羰基
黃酮醇(flavonol)A−C(=O)−C2(B)=C3(OH)\mathrm{A{-}C(=O){-}C_2(B)=C_3(OH)};與黃酮相同,但 C-3 多一個羥基
異黃酮(isoflavone)A−C(=O)−C2=C3(B)\mathrm{A{-}C(=O){-}C_2=C_3(B)};B 環接在 C-3
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第 八 題10 分

請指出下列成分存在何種生藥中,其用途為何?(每小題 2 分,共 10 分)

(一) Ligustrazine

(二) Shikonin

(三) Sennoside A

(四) Synephrine

(五) Tetrahydropalmatine

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核心觀念

本題考查生藥中常見的代表性成分,要求將每個成分連結到其來源生藥,再說明主要藥理作用或傳統用途。作答時須同時寫出「成分—生藥—用途」,只寫用途或只寫生藥都不完整。

解題方法與各小題解析

(一)Ligustrazine(川芎嗪)

  • **存在生藥:**川芎(Ligusticum chuanxiong)的根莖。
  • **用途:**具有擴張血管、改善血液循環等作用;相關製劑常用於心腦血管循環障礙的治療。
  • 辨識要點:「川芎嗪」名稱直接提示來源為川芎。川芎的另一代表性成分是揮發油中的藁本內酯(ligustilide),兩者不可混淆。

(二)Shikonin(紫草素)

  • **存在生藥:**紫草(Lithospermum erythrorhizon)的根。
  • **用途:**為萘醌類成分,具有抗發炎、促進傷口癒合等作用;紫草根傳統上用於燒燙傷、瘡瘍等皮膚問題。
  • **辨識要點:**紫草素及其衍生物是紫草根的代表性紅紫色色素成分。

(三)Sennoside A(番瀉苷 A)

  • **存在生藥:**番瀉葉(Senna leaf)及番瀉果實(Senna pod)。
  • **用途:**屬蒽醌類瀉下成分,經腸道菌代謝後促進大腸蠕動與排便,用作刺激性瀉劑。
  • **辨識要點:**番瀉苷是番瀉的代表性瀉下成分;勿與大黃素等單體蒽醌成分混為一談。

(四)Synephrine(辛弗林)

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