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115年:藥學二(第1次)

將hydrocortisone 與hydrocortisone acetate 點在矽膠 TLC片上，在二氯甲烷／乙醚／甲醇／水（77：15：8：1.2）中展開。若 hydrocortisone acetate 之Rf值為0.51，則hydrocortisone 之Rf值最可能為下列何者？ 圖片

A0.20
B0.60
C0.50
D0.05

詳細解析

本題觀念：

本題考查 薄層層析法 (Thin Layer Chromatography, TLC) 的基本原理，特別是極性 (Polarity) 對於物質在正相層析 (Normal Phase Chromatography) 中移動速率 (Rf值) 的影響。

影像分析：

題目所附圖片為 Hydrocortisone acetate 的化學結構式。

  1. 骨架結構：具有類固醇 (Steroid) 的四環骨架（pregn-4-ene-3,20-dione）。
  2. 關鍵官能基：
    • C-11 和 C-17 位置上有羥基 (-OH)。
    • C-21 位置：接有一個 乙酸酯基 (Acetate group, -OCOCH3)。
    • 比較：Hydrocortisone (Cortisol) 的 C-21 位置是游離的一級醇羥基 (-OH)。
  3. 極性判斷：酯類 (Ester) 的極性顯著低於其對應的醇類 (Alcohol)。因此，Hydrocortisone acetate 的極性 小於 Hydrocortisone。

選項分析與推論：

  1. 層析原理 (正相層析)：

    • 固定相 (Stationary Phase)：矽膠 (Silica gel)，帶有極性的矽醇基 (Si-OH)，屬於極性固定相。
    • 移動相 (Mobile Phase)：二氯甲烷／乙醚／甲醇／水 (77:15:8:1.2)。雖然含有甲醇和水，但主要成分為低極性的二氯甲烷和乙醚，故整體環境仍遵循正相層析規則：極性越大的化合物與固定相吸附越強，移動越慢 (Rf 值越小)。

  2. 化合物比較：

    • Hydrocortisone Acetate (題目已知 Rf = 0.51)：C-21 為酯基，極性較小 (Less polar)，與矽膠作用力較弱，跑得較快。
    • Hydrocortisone (題目所求)：C-21 為游離羥基 (-OH)，極性較大 (More polar)，與矽膠形成氫鍵的能力更強，跑得較慢。

  3. Rf 值預測：

    • Hydrocortisone 的 Rf 值必須 顯著小於 Hydrocortisone acetate 的 Rf 值 (0.51)。
    • 選項檢視：
      • (B) 0.60：大於 0.51，錯誤。
      • (C) 0.50：幾乎相等，錯誤 (結構差異應導致明顯分離)。
      • 剩下 (A) 0.20 與 (D) 0.05。

  4. 數值判斷 (A vs D)：

    • 移動相中含有 8% 甲醇 和 1.2% 水，這對於類固醇來說是具有相當沖提能力 (Eluting power) 的極性修飾劑。
    • 在這種條件下，即使是極性較強的 Hydrocortisone 也會明顯移動，而不會停留在原點附近 (Rf ≈ 0.05 通常對應於帶電荷物質或極性極大的物質)。
    • 根據藥典 (如 BP/EP) 的常見分離數據與一般正相層析經驗，將類固醇的游離醇轉換為醋酸酯，Rf 值通常會增加約 0.2~0.4。若酯類在 0.51，游離醇在 0.20 是最合理的化學預測。

答案解析

正確答案是 (A) 0.20。 因為 Hydrocortisone 具有 C21-OH 游離基團，極性大於具有 C21-Acetate 酯基的 Hydrocortisone acetate。在矽膠薄層層析中，極性大的物質移動較慢，因此 Hydrocortisone 的 Rf 值應小於 0.51。考量移動相含有甲醇與水，物質應有適度移動，故 0.20 為最合理之數值 (0.05 過低，B 與 C 則過高)。

核心知識點

  1. TLC 分離原則 (正相)：極性大 → 吸附強 → Rf 小；極性小 → 吸附弱 → Rf 大。
  2. 結構極性判斷：醇 (-OH) > 酯 (-OCOR) > 醚/酮 > 烴。Hydrocortisone (醇) > Hydrocortisone acetate (酯)。
  3. 藥典方法：此移動相系統 (DCM/Ether/MeOH/Water 77:15:8:1.2) 是英國藥典 (BP) 與歐洲藥典 (EP) 用於鑑別 Hydrocortisone Acetate 乳膏等製劑的標準條件。

參考資料

  1. British Pharmacopoeia (BP), Monograph for Hydrocortisone Acetate Cream, Identification Test A.
  2. European Pharmacopoeia (Ph. Eur.), 2.2.27 Thin-Layer Chromatography.
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