嘧啶是一种五元杂环化合物，是设计强效生物活性物质的通用先导化合物。这组有趣的化合物具有多种生物活性，如抗菌、中枢神经系统抑制剂、抗炎、镇痛、抗惊厥、抗癌、抗癫痫、抗氧化剂和除草剂。现有资料表明嘧啶为杂环平面五元环体系，其衍生物具有多种药理作用。
嘧啶是一种类似于苯和吡啶的杂环芳香有机化合物，在六元环的1和3位含有两个氮原子。它与下图中两种其他形式的二嗪是同分异构体。
嘧啶与嘌呤在核酸中的配对
嘌呤是一种杂环芳香有机化合物，由嘧啶环与咪唑环融合而成。嘌呤和嘧啶组成了两组含氮碱。这些碱基构成了脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的关键部分，也是遗传密码的基础。术语嘌呤一般也指取代嘌呤及其互变异构体。嘌呤是自然界中分布最广的含氮杂环。地球上天然产生的嘌呤数量是巨大的，因为核酸中一半的碱基是嘌呤。在dna中，这些碱基与互补的嘧啶如胸腺嘧啶和胞嘧啶形成氢键。这称为互补碱基配对。嘧啶化学的开始可以追溯到四氧嘧啶的分离。
在dna和rna中，嘧啶碱基与互补的嘌呤碱基形成氢键。因此，嘌呤碱基中腺嘌呤(a)和鸟嘌呤(g)分别与嘧啶碱基的胸腺嘧啶(t)和威尼斯5139手机版-9778818威尼斯(c)配对。在rna中，腺嘌呤与尿嘧啶(u)配对而不是与胸腺嘧啶配对。其他的氢键模式(“摆动配对”)在dna和rna中都存在，尽管rna附带的2’-羟基扩展了其可以形成氢键的构型。嘧啶也可以在实验室合成，合成嘧啶的经典方法是比奇内利反应。
嘧啶的化学性质
嘧啶与吡啶有许多共同的性质，随着环中氮原子数目的增加，环π电子的能量随之降低，亲电子芳族的取代变得更加困难，而亲核芳族的取代变得更容易。2-氨基嘧啶中氨基基团被氯置换就是一个例子。嘧啶共振稳定性的降低可能导致加成和环裂解反应而不是取代反应。其中一个这样的表现是在迪姆罗斯重排中观察到的。与吡啶相比，n-烷基化和n-氧化更困难，嘧啶的碱性也较差。质子化嘧啶的pka值为1.23，而吡啶为5.30。
嘧啶的有机合成
嘧啶也可以在实验室通过有机合成制备。一种方法是经典的biginelli反应。许多其他方法依赖于羰基与胺的缩合，例如从硫脲和乙酰乙酸乙酯合成2-硫代-6-甲基尿嘧啶，或从4，4-二甲氧基-2-丁酮和甲酰胺合成4-甲基嘧啶。
叶酸
嘧啶环存在于维生素中，如硫胺素、核黄素和叶酸。嘧啶衍生物具有多种生物活性，包括抗病毒、抗癌、抗真菌、抗疟疾、镇静、催眠、抗惊厥、驱虫和抗甲状腺活性。
此外，一些杂合嘧啶被认为具有很好的抗病毒、抗菌、抗艾滋病活性。结果表明，融合嘧啶是多药耐药(mdr)的选择性抑制剂。叶酸代谢作为抗肿瘤药物。动脉粥样硬化性血栓性冠状动脉疾病是世界范围内最重要的死亡原因之一，可引起许多心脏循环疾病，如心肌梗死(mi)、不稳定心绞痛(ua)或伴有深静脉血栓形成(dvt)的急性卒中。结合嘧啶作为抗血小板和抗血栓药物的相关性已通过临床试验得到了坚定的证实。
硫胺素 核黄素
嘧啶的药用价值
在药物化学中，嘧啶衍生物因其治疗应用而广为人知。近二十年来，嘧啶衍生物作为化疗药物得到了广泛的发展，并得到了广泛的临床应用。
1. 嘧啶类抗肿瘤药(抗癌药)
癌症不仅仅是一种疾病，而是一个由近百种疾病组成的大群体。它的两个主要特征是人体内细胞的不受控制的生长，以及这些细胞从原始部位迁移到远处的能力。如果扩散得不到控制，癌症可能导致死亡。
抗肿瘤化疗的主要靶点是dna。 dna结构的改变影响其合成和功能，通常导致细胞增殖的破坏，并最终通过凋亡导致细胞死亡。目前正利用dna的特性开发具有抗增殖治疗潜力的新型生物活性药物，例如与dna和酶拓扑异构酶形成三元配合物的配体。这些酶负责细胞核内的dna展开，当核苷酸被结构修饰时，使得dna无法正常展开。由于dna展开是细胞复制的一个初始步骤，能够诱导dna结构改变的配体可以用作化疗药物。
5-硫氧嘧啶、5-氟尿嘧啶和替加氟
2. 嘧啶类抗炎镇痛药
有大量的嘧啶衍生物被发现具有抗炎和镇痛作用，其中一些如下所示。新型的脂溶性形式的硫胺素(维生素b1)，如乙胺，苯胺胺和呋喃硫胺用于脚气病，多发性神经炎，脑病和疼痛。
乙酰胺和苯妥明及两者的化合物
pirisino等人研究了2-苯基吡唑-4-乙基-4，7-二氢[1，5-a]嘧啶-5-酮的镇痛、解热和抗炎症活性。
苯基吡唑[1,5-a]嘧啶-7（4h）-酮
modica等人合成了一些新的噻唑并噻吩基嘧啶酮类化合物，并对它们进行了抗炎活性测试，获得了令人鼓舞的结果。cenicola等人评价了一些咪唑并[1，2-c]嘧啶的解热、镇痛和抗炎作用。
3. 嘧啶类抗生素
嘧啶衍生物也已知具有抗生素特性。作为抗生素的嘧啶类似物的氯氰菊酯(5-羟甲基-2-甲氧基嘧啶-4-胺)图16，其被发现对几种葡萄球菌感染有效。图17，一种胞嘧啶衍生物对分枝杆菌以及几种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有活性。
广谱抗生素如氨基糖苷类抗生素，福来霉素，博莱霉素是嘧啶类抗生素的一些其他例子。此外，博莱霉素用于治疗某些肿瘤，如霍奇金淋巴瘤和播散性睾丸癌。
天然存在的外环核苷 clitocine 从蘑菇中分离而来，具有很强的杀虫活性，并通过抑制腺苷激酶对几种白血病细胞系具有较强的细胞抑制作用。 nikkomycins是第一个被发现的可以抑制真菌细胞壁甲壳素生物合成的核苷类抗生素。
图16：巴豆菊酯
图17：葫芦素
4. 嘧啶类抗hiv药物
人类免疫缺陷病毒(hiv-1)是获得性免疫缺陷综合征(aids)的病原体，它利用逆转录酶(rt)在病毒的复制生命周期中发挥核心作用。迄今为止，这种酶一直是控制感染的主要化学治疗的靶点之一。人们已经设计和合成了大量的分子来靶向该酶上的各种活性位点。在这些链终止剂中，属于嘧啶核苷类似物的有3‘-叠氮胸苷(azt)、2’，3‘-二脱氧胞苷(ddc)、2’，3‘-二氢-3’-脱氧胸苷(d4t)等。虽然它们被批准用于艾滋病患者的临床使用，但与这些药物相关的毒性以及病毒耐药株的出现使人们提出了对具有不同作用模式的分子药物的需求。
西多福韦是一种脱氧胞嘧啶三磷酸的抗代谢产物，用于治疗艾滋病患者中的巨细胞病毒(cmv)。此外，hept类似物即分别具有末端乙氧甲基和苄氧基甲基的ept和bpt比hept更有效地抑制hiv-1复制。hept是一种有效的选择性hiv-1抑制剂，但对hiv-2基本无效果。因此，n.m.goudgaon等人合成了hept(6-(苯硒基)嘧啶核苷类似物)的硒相关类似物。
hept
这些化合物在人初级淋巴细胞中表现出对hiv-1和hiv-2的选择性抗病毒活性。bai-chuan等人已经合成了6-芳基硫基和6-芳基硒无环核苷，并测试了其抗hiv-1的活性。
5. 作为麻醉剂的嘧啶类似物
thimylal（巯基乙醛）是一种短效全麻药，是一种嘧啶类似物。saxitoxin（石杉毒素）是天然存在的含有嘧啶的麻醉药物，但其毒性太大，不能作为临床用药。
巯基乙醛
石杉毒素
6. 嘧啶类心脏药物
融合嘧啶类、喹诺唑啉类药物被用作降压药。例如哌唑嗪是一种选择性 α1 -丙氨酸拮抗剂。它与布那唑嗪有关。特拉唑嗪和三唑嗪是有效的降压药。ketarasin也属于这一类型，它既是 α1 -丙氨酸受体的拮抗剂，也是5-羟色胺-s受体的拮抗剂。
哌唑嗪
7. 嘧啶类抗菌药物(磺胺类药物)
已发现许多嘧啶衍生物可用作化学治疗剂。磺胺类具有良好的抗菌活性。在在磺胺中，磺胺嘧啶，磺胺甲嘧啶和磺胺二甲嘧啶是磺胺类药物的嘧啶类似物，它们是更优越的临床抗菌剂，也用于治疗急性ut感染，脑脊髓膜炎和对青霉素过敏的患者。
磺胺类药物
然而，磺胺和甲氧苄啶的联合用于治疗艾滋病。而磺胺多辛的半衰期为7-9天，用于疟疾预防，而磺胺嘧啶的半衰期为7小时，用作兽药。磺胺甲氧嘧啶的半衰期为40小时。相关的4-磺酰胺基嘧啶如磺胺甲氧嘧啶的半衰期约为150小时。
verma等人报道了2-氨基-4，6-二芳基嘧啶衍生物的合成和抗菌活性。合成了某些吡喃并[2，3-d]嘧啶，并对其进行了抗菌、抗真菌和抗结核活性的筛选。 dave等人合成了几种用于抗菌和抗组胺活性的2-噻吩并[2，3-d]嘧啶-4(3h)-酮。kim等人报道了一系列具有3-[(氨基嘧啶)硫代]甲基取代基的新型头孢菌素的合成。这些化合物对各种细菌表现出显着的抗菌活性。
8. 嘧啶类抗真菌药物
嘧啶也表现出抗真菌的特性。氟胞嘧啶是一种嘧啶衍生物，在由白色念珠菌和新生隐球菌引起的感染的情况下是有用的。另一种嘧啶类似物己哌啶也用于口腔溃疡。
氟胞嘧啶
nizamuddin等报道了1-芳酰基-4-氧代-5-取代苯基吡唑[3，4-d]嘧啶-6-硫酮的合成及其抗真菌活性。还有报道了4，6二取代-2-(氰氨基)嘧啶具有抑菌和杀线虫活性。
9. 作为代谢电解质的嘧啶类似物
乳清酸是一种简单的嘧啶类似物，其本身及其矿物质形式可以用于代谢治疗因为在嘧啶核苷酸的生物合成中，需要硼酸作为关键中间体，而嘧啶核苷酸是最终蛋白质合成所需的dna和rna的基石。
乳清酸
10. 嘧啶类似物作为强心剂/支气管扩张剂
阿斯咪唑和特非那定是表现出良好支气管扩张剂活性的嘧啶类似物的两个例子。然而，它对h1-组胺结合位点的亲和力只是强效嘧啶类似物他齐叶林的十分之一。另一种含有抗组胺药物的嘧啶，替麦斯汀可与美吡拉明相媲美。培米洛司特是一种新的口服非支气管扩张剂抗组胺药，本身也是一种嘧啶类似物。
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