Pyrimidin

Strukturformel
Allgemeines
Name	Pyrimidin
Andere Namen	1,3-Diazin; Abkürzung: Y (Pyrimidin);
Summenformel	C4H4N2
Kurzbeschreibung	farblose bis orangefarbene Verbindung
Externe Identifikatoren/Datenbanken
ECHA-InfoCard	100.005.479
PubChem	9260
Wikidata	Q207722
Eigenschaften
Molare Masse	80,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest bis flüssig
Dichte	1,02 g·cm−3 (20 °C)
Schmelzpunkt	19 °C
Siedepunkt	123–124 °C
Löslichkeit	mischbar mit Wasser, Alkohol und Ether
Sicherheitshinweise
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung{{{GHS-Piktogramme}}}
H- und P-Sätze	H: {{{H}}}
	EUH: {{{EUH}}}
	P: {{{P}}}
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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Pyrimidin ist eine sechsgliedrige heterocyclische aromatische organische Verbindung mit zwei Stickstoffatomen, die auch als 1,3-Diazin bezeichnet wird. Pyrimidine sind neben Purinen wichtige Bausteine der Nucleinsäuren. Der Name leitet sich von gr. pyr = Hitze, Feuer (wegen der Verwandtschaft zu Pyridin) und der Stoffklasse der Amidine ab, da es 1885 von Adolf Pinner aus Acetessigester und einem Amidin erstmals synthetisiert wurde.

Struktur

Pyrimidin zählt als ein Aza-Analoges (Azalog) des Pyridins zu den Diazinen.

Abgeleitete Moleküle

Pyrimidine

Übersicht

Werden die Wasserstoff-Atome in den Positionen 2, 4, 5 und 6 durch andere Atomgruppen ersetzt, ergeben sich verschiedene substituierte Pyrimidine:

Pyrimidine
Name	R²	R⁴	R⁵	R⁶
Cytosin	=O	–NH₂	–H	–H
Uracil	=O	=O	–H	–H
Thymin	=O	=O	–CH₃	–H
Barbitursäure	=O	=O	–H	=O
Orotsäure	=O	–COOH	–H	=O

Tautomerie

Aufgrund der Molekülabschnitte mit dem Grundmuster N=C–X–H (mit X = O, S oder NH) besteht die Möglichkeit der Tautomerie.

Pyrimidinderivate

Von den Pyrimidinen leiten sich formal die Stoffklassen der Flavine, Pteridine und Purine ab. Auch in den Vitaminen Thiamin und Riboflavin sind Pyrimidine als Bausteine enthalten.

Biologische Bedeutung

Sind Cytosin und Uracil in Position 1 mit dem 1. C-Atom der Ribose verknüpft, ergeben sich die Nucleoside Cytidin und Uridin. Durch Veresterung der Ribose mit Phosphat entstehen die Nucleotide CMP und UMP, die Bausteine der RNA sind. Enthält das Nucleotid Cytosin oder Thymin und Desoxyribose, handelt es sich um die Bausteine der DNA, Desoxy-Cytidin- (dCMP) und Desoxy-Thymidinmonophosphat (dTMP).
Durch Salpetrige Säure (HNO₂) wird die Amino-Gruppe des Cytosins in eine Hydroxylgruppe umgewandelt. Dadurch entsteht aus Cytosin Uracil. Wirkt Salpetrige Säure auf die DNA (als Mutagen) ein, führt diese Änderung dazu, dass es bei der Vermehrung der DNA (Reduplication) zu fehlerhaften Basenpaarungen und damit zu einer veränderten Basensequenz kommt, die zu veränderten Proteinen und damit zu einem veränderten Phänotyp führen kann.

Biochemie

Biosynthese

Anders als bei den Purinen wird der heterozyklische Ring unabhängig von der Ribose aufgebaut und erst nach Fertigstellung mit dem Zucker verknüpft. Als Zwischenprodukt dieser Synthesekette erscheint die Orotsäure, das Endprodukt ist das Uridinmonophosphat (UMP), welches in weiteren Schritten zu CMP, dUMP, dCMP und dTMP umgebaut wird.

Die Produktion von Pyrimidinen im Körper erfolgt im Cytosol und beginnt mit der Bildung von Carbamoylphosphat aus Glutamin, 2 ATP und HCO₃⁻ zu Carbamoylphosphat + 2 ADP + Pi + Glutamat. Anschließend katalysiert das Enzym Aspartat-Carbamyl-Transferase die Bildung von N-Carbamoylaspartat aus Carbamoylphosphat und Aspartat. Daraus wird dann der Ring gebildet: N-Carbamoylaspartat zyklisiert unter Abspaltung von Wasser zu Dihydroorotat, das durch erneute Abspaltung von Wasser zu Orotat wird. Aus dem freien Pyrimidin Orotat werden dann die Pyrimidinnucleotide synthetisiert.

Abbau der Basen

Von den Nucleosiden und Nucleotiden werden als erstes die Basen abgespalten. Diese werden zu β-Alanin oder 3-Aminoisobutyrat abgebaut.

Medizinische Bedeutung

Von der Barbitursäure leiten sich viele am 5. Kohlenstoffatom substituierte Moleküle, die Barbiturate, ab, die als Schlafmittel Verwendung finden.
Wird die Synthese des Thymidins gestört, wirkt sich das auch als Störung der DNA-Synthese aus. Eine wirksame Möglichkeit ist die Hemmung der Thymidilat-Synthase durch 5-Fluoruracil, das sich vom Thymin dadurch unterscheidet, dass es an der Stelle der Methylgruppe ein Fluoratom aufweist. Damit steht ein wirksames Krebs-Medikament zur Verfügung. Allerdings wirkt sich die Störung der Zellteilung auch auf andere sich schnell vermehrende Zellen in den Haarfollikeln und im Knochenmark aus, was die schweren Nebenwirkungen bei einer Chemotherapie erklärt.
Pyrimidin-Derivate spielen auch als Diuretika, Antibiotika, Antimetabolika und in der antiviralen Therapie eine Rolle.

Siehe auch

Pyrimidin-de novo-Synthese

Quellen

↑ ^a ^b ^c ^d ^e Eintrag zu Pyrimidin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
↑ The Merck Index. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. 14. Auflage, 2006, S. 1374, ISBN 978-0-911910-00-1.

Weblinks

Wikibooks: Pyrimidin-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien

[GESTIS-1] Eintrag zu Pyrimidin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).

[MerckIndex-2] The Merck Index. An Encyclopaedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. 14. Auflage, 2006, S. 1374, ISBN 978-0-911910-00-1.

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