피리미딘

3. 물리적 특성

피리미딘의 물리적 특성은 정보 상자에 표시되어 있다. 스펙트럼을 포함한 더 광범위한 내용은 브라운(Brown) 외의 문헌에서 찾아볼 수 있다.^[39][12]

4. 화학적 특성

피리딘과 마찬가지로, 피리미딘에서는 π-전자 밀도가 훨씬 더 감소된다. 따라서 친전자성 방향족 치환은 더 어려운 반면, 친핵성 방향족 치환은 촉진된다. 염소에 의한 2-아미노피리미딘의 아미노기의 변위^[41]와 그 역반응^[42]은 후자의 예시이다.

고립 전자쌍의 가용성(염기성도)은 피리딘에 비해 감소한다. 피리딘에 비해, 피리미딘의 ''N''-알킬화 및 ''N''-산화는 더 어렵다. 양성자화된 피리미딘의 p''K''_a 값은 1.23이며, 피리딘의 p''K''_a 값은 5.30이다. 양성자화 및 다른 친전자성 첨가는 제2의 질소에 의한 추가적인 비활성화로 인해 오직 하나의 질소에서만 일어난다.^[31] 피리미딘 고리 상의 2번, 4번, 6번 위치는 전자 결핍이며, 5번 위치는 전자 결핍이 적고, 치환기가 상당히 안정적이다. 그러나 친전자성 치환은 나이트로화 및 할로젠화를 포함하여 5번 위치에서 비교적 용이하다.^[39]

피리미딘의 공명 안정화 감소는 치환보다는 첨가 및 고리 절단 반응을 야기할 수 있으며, 딤로드 자리옮김에서 그 징후를 관찰할 수 있다.

피리미딘은 운석에서도 발견되지만, 과학자들은 그 기원에 대해 알지 못한다. 피리미딘은 또한 자외선 하에서 유라실로 광분해된다.^[43]

4. 1. 반응

5. 합성

모체가 되는 헤테로고리 체계에서 종종 그러하듯이, 피리미딘의 합성은 일반적이지 않으며, 보통 유도체로부터 작용기를 제거함으로써 수행된다. 폼아마이드와 관련된 1차 합성이 보고되었다.^[39]

피리미딘은 전형적으로 β-다이카보닐 화합물과 N-C-N 화합물의 고리화를 포함하는 주요 합성 과정에 의해 생성된다. β-다이카보닐 화합물과 아미딘과의 반응으로 2-치환된 피리미딘을 생성하고, β-다이카보닐 화합물과 요소와의 반응으로 2-피리미돈을 생성하며, β-다이카보닐 화합물과 구아니딘과의 반응으로 2-아미노피리미딘을 생성하는 것이 전형적이다.^[39]

피리미딘은 비지넬리 반응을 통해 제조될 수 있다. 많은 다른 방법들은 카보닐기와 다이아민의 축합에 의존하는데, 예를 들어 싸이오요소와 아세토아세트산 에틸로부터 2-싸이오-6-메틸유라실을 합성하거나,^[44] 4,4-다이메톡시-2-뷰탄올과 폼아마이드로부터 4-메틸피리미딘을 합성하는 반응이 있다.^[45]

새로운 방법은 아마이드를 2-클로로-피리딘 및 트라이플루오로메테인설폰산 무수물과 친전자성 활성화 하에서 N-바이닐 아마이드 및 N-아릴 아마이드를 카보나이트릴과 반응시키는 것이다.^[46]

6. 생성 및 역사

7. 유도체

핵산에서 발견되는 사이토신, 티민, 우라실은 피리미딘 유도체이다.

7. 1. 뉴클레오타이드

사이토신 (C)	티민 (T)	유라실 (U)

DNA와 RNA에서 이들 피리미딘 계열 염기는 퓨린 계열 염기와 상보적인 수소 결합을 형성한다. 따라서 DNA에서 아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 염기쌍을 형성한다.

RNA에서 아데닌(A)은 티민(T)이 아닌 유라실(U)과, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 염기쌍을 형성한다.

아주 드물게 티민이 RNA에 나타나거나 유라실이 DNA에 나타날 수도 있다. 이들 3가지 주요 피리미딘 염기 외에도, 소수의 다른 피리미딘 염기들도 핵산에 존재할 수 있다. 이러한 소수의 피리미딘들은 일반적으로 주요 피리미딘 염기들의 메틸화된 버전이며, 조절 기능을 가지고 있는 것으로 추정된다.^[47]

이러한 수소 결합은 고전적인 왓슨-크릭 염기쌍을 형성하게 한다. RNA의 추가적인 2'-하이드록실기가 입체 배치를 확장시켜서 RNA가 수소 결합을 형성할 수 있지만, 다른 수소 결합 모드(동요 염기)는 DNA와 RNA에서 모두 이용가능하다.

8. 이론적 측면

NASA 에임스 연구소의 과학자들은 2015년 3월에 우라실, 사이토신, 티민을 포함한 DNA 및 RNA 유기 화합물이 운석에서 발견되는 피리미딘과 같은 출발 물질을 사용하여 우주 공간과 같은 조건 하의 실험실에서 생성되었다고 보고했다. 다환 방향족 탄화수소와 같이 피리미딘은 적색거성이나 우주진 및 가스 구름에서 형성되었을 수 있으며, 이는 우주에서 가장 탄소가 풍부한 화학 물질이다.^[48][49][50]

피리미딘 고리 시스템은 뉴클레오타이드인 사이토신, 티민 및 우라실, 티아민 (비타민 B1) 및 알록산 등을 포함하여 자연계에 널리 존재한다.^[5] 또한 바르비투르산 및 HIV 치료제 지도부딘과 같은 많은 합성 화합물에서도 발견된다. 알록산과 같은 피리미딘 유도체는 19세기 초에 알려졌지만, 피리미딘의 실험실 합성은 1879년에 오산화 인의 존재 하에 요소와 말론산으로부터 바르비투르산을 제조하면서 이루어졌다.^[5][6]

피리미딘에 대한 체계적인 연구는 1884년 피너가 아세토아세트산 에틸을 아미딘과 반응시켜 유도체를 합성하면서 시작되었으며,^[7][8] 피너는 1885년에 처음으로 "피리미딘"이라는 이름을 제안했다.^[9] 모체 화합물은 1900년에 가브리엘과 콜먼이 바르비투르산을 2,4,6-트리클로로피리미딘으로 전환한 후 뜨거운 물에서 아연 가루를 사용하여 환원시키는 방식으로 처음 제조하였다.^[10][11]

8. 1. 프리바이오틱 피리미딘 뉴클레오타이드 합성

참조

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