尿嘧啶(简写U),是RNA的四种碱基之一,与腺嘌呤配对。在DNA转录时取代胸腺嘧啶(T)。将尿嘧啶甲基化即得胸腺嘧啶(即5-甲基尿嘧啶)。
尿嘧啶是一种弱酸,具有特定的分子式、相对分子质量和物理性质。在溶解度和燃点等方面也有具体的特点。
尿嘧啶在RNA中起着重要作用,通过与腺嘌呤结合。在DNA中,尿嘧啶被胸腺嘧啶取代,是胸腺嘧啶的去甲基化形式。其在生物进化中的作用也值得探讨。
尿嘧啶作为有机碱,在药物合成和有机合成中具有重要作用,是多种药物的中间体。
尿嘧啶的合成方法包括具体的步骤和操作条件,通过一系列反应可以得到高收率的固体尿嘧啶。
在使用尿嘧啶时,需要遵守相关的安全操作规范,避免接触皮肤和眼睛。
尿嘧啶(如图1)是常见且天然存在的嘧啶衍生物。最早发现于1900年,由酵母核素(nuclein,即为核酸)水解分离而得,可存在于牛的胸腺和脾脏、腓鱼的精液和小麦芽中。尿嘧啶为平面、不饱和的化合物,可吸收光线。
图1 尿嘧啶
性质
尿嘧啶存在于RNA中,与腺嘌呤形成硷基对,在DNA转录反应中,取代胸嘧啶。尿嘧啶甲基化后,产生胸嘧啶,以保护DNA,并提高DNA複製之效率。尿嘧啶以氢键与腺嘌呤配对,因为它含有氧和氮等电负度大的原子,是氢键接受者,而且可形成两个氢键。尿嘧啶也可以与核糖结合,形成核糖核苷──尿苷(如图2)。若有一个磷酸根连接在尿苷上,就形成尿苷5’-单磷酸。
图2 尿苷的化学结构
合成
在2009出版的某学术文件中,NASA的科学家报告了某种合成尿嘧啶的方法:在与太空相似的条件下,使嘧啶曝晒紫外光,可製造尿嘧啶。此研究显示最早自然发生的尿嘧啶之可能来源。
尿嘧啶有许多实用的实验室合成法。最简单的合成法就是把水与胞嘧啶混合,可以产生尿嘧啶与氨。
C4H5N3O + H2O → C4H4N2O2 + NH3
合成尿嘧啶最普遍的方法就是顺丁烯二酸与尿素,在发烟硫酸中进行缩合反应。
C4H4O4 + CH4N2O → C4H4N2O2 + 2 H2O + CO
硫尿嘧啶在氯乙酸水溶液中进行複分解,也是合成尿嘧啶的方法之一。此外,先用β-丙胺酸与尿素反应,可製造5,6-二氢尿嘧啶(5,6-diuracil,尿密啶的5,6两个碳原子各多接了一个氢原子);再让5,6-二氢尿嘧啶进行光脱氢反应,可合成尿嘧啶(如图3)。
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图3 利用β-丙胺酸与尿素合成尿嘧啶
反应
尿嘧啶很容易进行一些普通的反应,包括氧化、硝化及烷基化。当有PhOH/NaOCl存在时,在UV光的蓝光区,可以看见尿嘧啶。因为有一个以上提供电子的原子团,尿嘧啶也有能力与元素态卤素反应。
尿嘧啶很容易与核糖、磷酸根进行加成反应,以便参与体内的合成及进一步反应。尿嘧啶变成尿苷、尿苷单磷酸(UMP)、尿苷二磷酸(UDP)、尿苷三磷酸(UTP)及尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-葡萄糖)。上述每种分子都在体内合成,并各自具有专一的功能。
尿嘧啶与核糖、磷酸根键结可协助合成许多细胞运作必需的酶,这就是尿嘧啶在体内的用途。 尿嘧啶可作为异位(allosteric)调节剂,以及人体与植物中化学反应的辅酶。UMP控制植物的胺甲醯磷酸合成酶(carbamoyl phosphate synthetase)和天冬胺酸转胺甲醯酶,而UDP及UTP调节动物的CPSaseⅡ(胺甲醯磷酸合成酶Ⅱ)。UDP-葡萄糖利用醣代谢反应将肝脏及其他组织中的葡萄糖转化成半乳糖。尿嘧啶也参与多醣类的生物合成与醛糖的运输。
用途
尿嘧啶可以用于药物传递(drug delivery)及作为药剂。元素态的氟与尿嘧啶反应,生成5-氟尿嘧啶。5-氟尿嘧啶是抗癌药(抗代谢药),在複製胺基酸的过程中,5-氟尿嘧啶可冒充尿嘧啶。因为5-氟尿嘧啶的形状与尿嘧啶很相似,但化学性质不同,这种药可以抑制RNA複製酶,因而减缓RNA合成,并使癌细胞的成长停止。
参考资料:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Uracil
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Drug_delivery
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Carbamoyl_phosphate_synthetase
4. http://uracil.navajo.cz/
尿嘧啶是一种白色或淡黄色针状晶体,具有熔点335℃。它可以溶于热水、苛性碱液和氨水,但不溶于乙醇和乙醚。尿嘧啶可以通过尿素与甲酰乙酸乙酯环合反应合成。目前有几种合成路线可供选择,其中一种是使用发烟硫酸和苹果酸作为原料。然而,这种工艺产生的废水和废硫酸对环境造成了压力。另一种合成路线是使用甲醇钠、乙酸乙酯和甲酸乙酯作为原料。虽然这种工艺减少了废硫酸的生成,但废水量增加到每吨产品生成40吨。
尿嘧啶主要用于医药和生化研究。它可以用于制备剥离型水滑石负载磷酸银催化剂,该催化剂在光催化过程中具有更好的传质性能。此外,尿嘧啶还可以用于制备环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂,该稳定剂具有良好的热稳定性和耐老化性能。
一种绿色生产尿嘧啶的工艺包括以下步骤:首先使用硫代尿嘧啶和卤化物或磺酸化物反应,得到高纯度的尿嘧啶。然后将反应母液再次与硫代尿嘧啶反应,循环进行上述操作。
反应路线如下:
[1] 有机化合物辞典
[2] CN201810057969.0一种尿嘧啶的绿色生产工艺
[3] CN201410001356.7一种剥离型水滑石负载磷酸银催化剂的制备
[4] CN201610876569.3一种新型环保PVC管材专用尿嘧啶锌复合稳定剂的制备与应用
尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸中发现的两种嘧啶碱基。尿嘧啶仅存在于RNA中,而胸腺嘧啶仅存在于DNA中。除了尿嘧啶和胸腺嘧啶外,核酸中还有其他含氮碱基,如腺嘌呤、鸟嘌呤和胞嘧啶。尿嘧啶和胸腺嘧啶的互补碱基是腺嘌呤。它们与戊糖结合形成核苷,戊糖可以是核糖或脱氧核糖。尿嘧啶和胸腺嘧啶在C-2和C-4处都有两个酮基。
尿嘧啶是仅在RNA中发现的一种嘧啶碱基。它在嘧啶环的C-2和C-4处含有两个酮基。尿嘧啶通过糖苷键与核糖结合形成核苷尿苷。尿嘧啶在RNA中与腺嘌呤通过两个氢键配对。尿嘧啶在DNA中很少发生进化变化,增加了DNA的稳定性。尿嘧啶在植物和人类中充当变构调节剂和辅酶。它还具有一些化学性质,如氧化、烷基化和硝化反应,以及与卤素元素的反应。此外,尿嘧啶还能吸收紫外线。
胸腺嘧啶是仅在DNA中发现的另一种嘧啶碱基。它在C-2和C-4处含有两个酮基,并在C-5处含有甲基。胸腺嘧啶与脱氧核糖形成核苷,被磷酸化为单磷酸、二磷酸和三磷酸脱氧胸苷。胸腺嘧啶在DNA双螺旋结构中与腺嘌呤通过两个氢键配对。胸腺嘧啶可以通过在嘧啶环的C-5处甲基化而得到,因此也被称为5-甲基尿嘧啶。在紫外线的作用下,胸腺嘧啶与相邻的胸腺嘧啶或胞嘧啶碱基形成二聚体,导致DNA双螺旋结构扭曲。
尿嘧啶和胸腺嘧啶是核酸中发现的两种嘧啶碱基。它们的化学结构相似,唯一的区别在于胸腺嘧啶的C-5中存在甲基。尿嘧啶仅存在于RNA中,而胸腺嘧啶仅存在于DNA中。相比之下,DNA比RNA更稳定。在癌症治疗中,常用5-氟尿嘧啶(5-fU)替代尿嘧啶和胸腺嘧啶,以抑制活跃分裂细胞中的DNA合成。
6-氯尿嘧啶是合成阿格列汀的重要原料,用于治疗糖尿病。本文介绍了一种高效的制备工艺。
以丙二酸和脲为原料,通过环合和卤代反应制备6-氯尿嘧啶。这种方法具有较好的原子经济性和高收率,反应条件温和,适合工业化生产。
图1 6-氯尿嘧啶的合成反应式
首先制备嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮,然后与三氯氧磷反应得到6-氯尿嘧啶。
制备嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮的具体步骤如下:
将丙二酸(52g,0.5mol)和脲(32g,0.43mol)加入到醋酸中,升温至70℃,滴加醋酐(90g,0.88mol),反应3小时后,冷至室温,减压蒸除溶剂,重结晶得到嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮。
制备6-氯尿嘧啶的具体步骤如下:
将嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮(49.7g,0.35mol)加入到三氯氧磷中,冷却至0℃,滴加水,反应5小时后,减压蒸除未反应完的三氯氧磷,重结晶得到6-氯尿嘧啶。
环合反应需无水条件,醋酐滴加要缓慢;卤代反应中滴加水时要慢且顺序正确,以避免危险发生。
采用丙二酸和脲为原料,制备6-氯尿嘧啶的总收率为61.5%。该方法具有较好的原子经济性和高收率,反应条件温和,适合工业化生产。
[1]Todorovic, Nick; Giacomelli, Andrew; Hassell, John A.; Frampton, Christopher S.; Capretta, Alfredo Tetrahedron Letters, 2010 , vol. 51, # 46 p. 6037 - 6040
市面上售卖的5-乙基尿嘧啶通常是工业级的,质量有一定的保证。然而,现在有很多不同品牌的5-乙基尿嘧啶,许多用户担心遇到纯度不高或价格更高的产品,因此更想了解产品的品牌。
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在运输5-乙基尿嘧啶的过程中,必须确保其处于干燥、阴凉的环境中,并注意保持良好的通风。如果通风效果不佳,同样会带来一些安全隐患。此外,5-乙基尿嘧啶本身具有一定的刺激性,日常应加强防护,避免皮肤和眼睛接触到5-乙基尿嘧啶。本文旨在解析什么品牌的5-乙基尿嘧啶更好,希望对您了解市场情况有所帮助。
了解处方药物和非处方药物的区别对大家来说非常重要。如果不了解清楚,盲目使用药物可能会给身体带来很多不适。尿嘧啶是一种常用于治疗顽固性疾病的化疗药物,它属于处方药物吗?
尿嘧啶需要通过正规渠道购买,并按照处方药物的流程进行服用。每天服用一到两颗,并且在服用期间避免食用生冷、辛辣、刺激性的食物,以免削减药性。尿嘧啶能够抑制胸腔密和核苷酸的合成,是一种良好的化疗药物,具有突出的功效和作用。然而,它对身体的反应较大,如果身体的免疫力和抵抗力较差,可能在短时间内无法承受,会出现虚弱感。但是,服用一周后,身体会逐渐适应。
尿嘧啶的说明书会告知患者其功效和作用,例如治疗肝脏痛、脑血管和心脑血管等疾病,具有清热解毒和抗菌消炎的作用。按疗程服用比单独服用一到两盒效果更突出。然而,在服用过程中,要坚持早睡早起的生活习惯,否则可能不会起到积极的功效。
了解了尿嘧啶是否属于处方药物后,大家可以通过正规渠道购买,并按医生的指导进行服用,这样更加放心。尿嘧啶能够帮助身体促进代谢,具有多样的功效和作用。
尿嘧啶是RNA特有的碱基,相当于DNA中的胸腺嘧啶(T)。是组成RNA四种构成的碱基之一。在DNA的转录时取代 DNA 中的胸腺嘧啶,与腺嘌呤配对。将尿嘧啶甲基化即得胸腺嘧啶 (T)。
胸腺嘧啶(Thymine)自胸腺中分离得到的一种嘧啶碱。易溶于热水。紫外线照射可使DNA分子中同一条链两相邻的胸腺嘧啶碱基之间形成二聚体,影响了DNA的双螺旋结构,使其复制和转录功能均受到阻碍。
作为一种嘧啶类似物,5-氟尿嘧啶在细胞内转化成不同的细胞毒性代谢产物,与DNA和RNA结合,最终通过抑制DNA合成导致细胞周期停滞和细胞凋亡。它是一种S期特异性药物。除了与DNA和RNA的作用之外,5-FU也可抑制外切体复合物,一种核酸外切酶的活性,其对细胞生存具有关键作用。
抗肿瘤新药卡培他滨(Capecitabine)经口服吸收后在组织内被转化成5-FU从而发挥抗肿瘤的作用。
二氟化氙与尿嘧啶反应后,会产生5-氟尿嘧啶。
5-氟尿嘧啶的副作用包括严重脱水、骨髓抑制、肠炎、口腔溃疡、皮炎、心绞痛以及心肌梗死、急性肾功能不全、间质性肺炎、肝功能损害、黄疸、腹泻等等。5-FU也可导致急性的中枢神经系统损伤(白质脑病),以及小鼠中枢神经系统进行性退行性改变。后者主要是5-FU对少突胶质细胞的毒性引起脱髓鞘反应所致。
使用嘧啶类的药物必须注意的是,某些患者不能代谢该类药物。目前的理论表明,将近8%的人患有DPD缺乏症,即代谢该类药物的基因活性丧失。