115年:藥學二(第2次)

下列何者為digitoxin 結構上具強心活性的必要條件?

A具飽和五員環內酯(saturated 5-membered lactone ring)基團
B具14α-OH 基團
C第17 位上之取代基團需為α-form
DA/B 與C/D 員環皆為cis-configuration

詳細解析

本題觀念

Digitoxin 屬於 cardenolide cardiac glycoside,結構可分為 steroid nucleus、3 位的糖基,以及 17 位連接的五員不飽和內酯環(butenolide)。強心活性不只取決於有沒有 steroid 骨架,也受到羥基方向、內酯環的不飽和程度,以及環接合的立體化學影響。這類藥物化學題應把「官能基種類」和「三維排列」分開核對,特別注意 α/β 方向與 cis/trans configuration。

選項分析

A:錯誤。 Cardenolide 的 C17 取代基是五員不飽和 butenolide。題目把它寫成 saturated 5-membered lactone,少了維持典型 cardenolide 結構的重要雙鍵,因此不符合 digitoxin 的必要結構特徵。

B:錯誤。 心臟配糖體核心的 C14 hydroxyl 為 14β-OH;選項寫成 14α-OH,立體方向相反。這不是單純命名差異,羥基方向會改變 steroid nucleus 與受體結合所需的空間形狀。

C:錯誤。 C17 的內酯取代基在 cardiac glycoside 中採 β configuration。選項要求 α-form,與 digitoxin 的關鍵連接方向相反,因此不能作為必要條件。

D:正確,為本題答案。 digitoxin 類 cardiac glycoside 的 steroid nucleus 具有 A/B 與 C/D ring junction 的 cis configuration,形成強心活性所需的彎曲構形。這項立體排列也與 C14 的 β-hydroxyl 及 C17 β-linked 不飽和內酯共同構成結構活性的重要基礎。

答案解析

本題要找的是整體立體化學,而非只找一個含氧官能基。A 把 cardenolide 的不飽和內酯誤寫成飽和內酯,B 把 14β-OH 誤寫成 14α-OH,C 又把 C17 的 β 取代方向誤寫成 α;只有 A/B 與 C/D 環接合皆為 cis 的 D 符合必要結構條件。記憶 digitoxin 時,可將「cis-fused steroid nucleus、14β-OH、C17 β-linked unsaturated butenolide」一起整理,避免只背藥名。

核心知識點

  1. Digitoxin 是 cardenolide cardiac glycoside,基本結構包含 steroid nucleus、糖基與 C17 五員不飽和 butenolide。
  2. 心臟配糖體結構活性常考 14β-hydroxyl、C17 β-linked lactone,以及 A/B、C/D cis-fused ring junction。
  3. α/β 是立體方向;saturated/unsaturated 是鍵結狀態;cis/trans 是環接合相對方向,三者不可互換。
  4. 結構題遇到必要條件時,要同時檢查內酯環、羥基方向、取代基方向與 steroid 環接合,不能只看一個片段。

參考資料

  1. Cardiac glycoside structure and activity
  2. Cardiac glycosides and Na+/K+-ATPase
  3. Structure-activity relationships of cardiac glycosides
  4. Cardiac glycoside receptor binding structure
  5. Digitoxigenin PubMed record