Pirimidina, Ocurrencia e historia, Nomenclatura, Propiedades físicas, Propiedades químicas, Síntesis, Reacciones, Los nucleótidos

Pirimidina es un compuesto orgánico heterocíclico aromático similar a la piridina. Uno de los tres diazinas,, tiene los nitrógenos en las posiciones 1 y 3 en el ring. Los otros diazinas son pirazina y piridazina.

Ocurrencia e historia

El sistema de anillos de pirimidina tiene gran incidencia en la naturaleza, y el anillo sustituido compuestos y derivados fusionados, incluyendo los nucleótidos, tiamina y alloxan. También se encuentra en muchos compuestos sintéticos, tales como los barbitúricos y el fármaco VIH, zidovudina. Aunque los derivados de pirimidina tales como el ácido úrico y aloxano eran conocidos en el siglo 19, una síntesis de laboratorio de una pirimidina no se llevó a cabo hasta 1879, cuando Grimaux informó la preparación de ácido barbitúrico a partir de urea y ácido malónico en presencia de oxicloruro de fósforo. El estudio sistemático de las pirimidinas se inició en 1884 con Pinner, que sintetizó derivados por condensación de acetoacetato de etilo con amidinas. Pinner propuso por primera vez el nombre de "pirimidin" en 1885. El compuesto original se preparó primero por Gabriel y Colman en 1900, mediante la conversión de ácido barbitúrico a 2,4,6-tricloropirimidina seguido por reducción usando polvo de zinc en agua caliente.

Nomenclatura

La nomenclatura de las pirimidinas es sencillo. Sin embargo, al igual que otros heterocíclicos, grupos hidroxilo tautoméricas producen complicaciones ya que existen principalmente en la forma de amida cíclica. Por ejemplo, 2-hidroxipirimidina es llamado con más propiedad 2-pirimidona. Existe una lista parcial de nombres triviales de diversos pirimidinas.

Propiedades físicas

Las propiedades físicas se muestran en el cuadro de datos. Una discusión más extensa, incluyendo espectros, se puede encontrar en Brown et al.

Propiedades químicas

Por la clasificación por Albert heterociclos de seis miembros se pueden describir como p-deficientes. Sustitución por grupos electronegativos o átomos de nitrógeno adicionales en el anillo de aumentar significativamente la deficiencia de p-. Estos efectos también disminuyen la basicidad.

Como piridinas, pirimidinas en la densidad disminuye p-electrón en un grado aún mayor. Sustitución aromática electrófila Por lo tanto es más difícil mientras que la sustitución aromática nucleófila se facilita. Un ejemplo del último tipo de reacción es el desplazamiento del grupo amino en 2-aminopirimidina por el cloro y su inversa.

Electron solitario disponibilidad par se reduce en comparación con piridina. En comparación con piridina, N-alquilación y N-oxidación son más difíciles. El valor pKa de pirimidina protonada es de 1.23 en comparación con 5.30 de piridina. La protonación y otras adiciones electrófilos tendrán lugar a sólo un átomo de nitrógeno, debido a una mayor desactivación por el segundo nitrógeno. La 2 -, 4 -, y 6 - posiciones en el anillo de pirimidina deficiente en electrones son análogos a los de piridina y nitro-y dinitrobenceno. La posición 5 es menos deficiente en electrones y sustituyentes no son bastante estables. Sin embargo, la sustitución electrófila es relativamente fácil en la posición 5, incluyendo la nitración y la halogenación.

Reducción en la estabilización de resonancia de pirimidinas puede conducir a reacciones de adición y el anillo de división en lugar de sustituciones. Uno de tales manifestación se observa en el reordenamiento de Dimroth.

Pirimidina también se encuentra en los meteoritos, pero los científicos aún no saben su origen. Pirimidina también descompone fotolíticamente en uracilo bajo luz UV.

Síntesis

Como es a menudo el caso con los sistemas de anillo heterocíclicos los padres, la síntesis de pirimidina que no es común y por lo general se lleva a cabo mediante la eliminación de grupos funcionales a partir de derivados. Se han reportado síntesis primarias en cantidad formamida participación.

Como una clase, pirimidinas se sintetizan típicamente mediante la "Síntesis Principal" que implica la ciclación de compuestos beta-dicarbonilo con compuestos NCN. La reacción de la primera con amidinas para dar 2-sustituidos pirimidinas, con urea para dar 2-pyrimidiones, y guanidinas para dar 2-aminopirimidinas son típicos.

Las pirimidinas pueden prepararse a través de la reacción Biginelli. Muchos otros métodos se basan en la condensación de carbonilos con diaminas, por ejemplo la síntesis de 2-tio-6-metiluracilo partir de la tiourea y acetoacetato de etilo o de la síntesis de 4-metilpirimidina con 4,4-dimetoxi-2-butanona y formamida.

Un nuevo método es mediante la reacción de ciertas amidas con carbonitrilos menores de activación electrofílica de la amida con 2-cloro-piridina y anhídrido trifluorometanosulfónico:

Reacciones

Debido a la disminución de la basicidad en comparación con piridina, pirimidina de sustitución electrófila es menos fácil. La protonación o alquilación generalmente se realiza en sólo uno de los átomos de nitrógeno en el anillo. Mono N-oxidación se produce por reacción con perácidos.

Electrófila C-sustitución de pirimidina se produce en la posición 5, el menos deficiente en electrones. La nitración, nitrosación, acoplamiento azo, halogenación, sulfonación, formilación, hidroximetilación, y aminometilación se han observado con pirimidinas sustituidas.

Nucleofílica C de sustitución debe facilitarse en las posiciones 2 -, 4 - y 6-posiciones, pero sólo hay unos pocos ejemplos. La aminación y la hidroxilación se ha observado para pirimidinas sustituidas. Las reacciones con reactivos de Grignard o de alquil-litio rendimiento pirimidina 4-alquil-4-arilo o después de aromatización.

Ataque de los radicales libres se ha observado para Se han observado reacciones de pirimidina y fotoquímica de pirimidinas sustituidas. Pirimidina puede ser hidrogenado para dar tetrahidropirimidina.

Los nucleótidos

Tres nucleobases que se encuentran en los ácidos nucleicos, citosina, timina, y uracilo, son derivados de pirimidina:

En el ADN y el ARN, estas bases forman enlaces de hidrógeno con sus purinas complementarias. Por lo tanto, en el ADN, las purinas adenina y guanina par con las pirimidinas citosina y timina, respectivamente.

En el ARN, el complemento de adenina es el uracilo en lugar de timina, por lo que los pares que se forman son: adenina uracilo y guanina: citosina.

En muy raras ocasiones, puede aparecer timina en el ARN, o uracilo en el ADN. Aparte de las tres principales bases de pirimidina presentadas, algunas bases de pirimidina menores también pueden ocurrir en los ácidos nucleicos. Estos pirimidinas menores suelen metilados versiones más importantes y se postula para tener funciones reguladoras.

Estos modos de enlace de hidrógeno son para el emparejamiento clásico de bases de Watson-Crick. Otros modos de enlace de hidrógeno están disponibles tanto en el ADN y el ARN, aunque el grupo 2'-hidroxilo adicional de ARN se expande a través de las configuraciones, que el ARN puede formar enlaces de hidrógeno.