Урацил

Урацил (U) е една од четирите азотни бази кои влегуваат во составот на РНК (останатите се аденин, гванин и цитозин). Во молекулата на РНК, урацил се врзува со аденин преку две водородни врски. Во ДНК молекулите, урацилот ретко се среќава и најчесто е заменет со базата тимин. Урацилот е всушност деметилирана форма на тиминот.

Урацил

Топче-и-стапче модел на урацил Просторен модел на урацил
Назив според МСЧПХ Пиримидин-2,4(1H,3H)-дион
Други називи 2-окси-4-окси пиримидин, 2,4(1H,3H)-пиримидиндион, 2,4-дихидроскипиримидин, 2,4-пиримидиндиол
Назнаки
CAS-бр.	66-22-8 Ок
3DMet	B00026
Бајлштајн	606623
ChEBI	CHEBI:17568 Н
ChEMBL	ChEMBL566 Н
ChemSpider	1141 Н
DrugBank	DB03419
EC-број	200-621-9
Гмелин	2896
InChI InChI=1S/C4H4N2O2/c7-3-1-2-5-4(8)6-3/h1-2H,(H2,5,6,7,8) Н Клуч: ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYSA-N Н InChI=1/C4H4N2O2/c7-3-1-2-5-4(8)6-3/h1-2H,(H2,5,6,7,8) Клуч: ISAKRJDGNUQOIC-UHFFFAOYAV
IUPHAR/BPS	4560
3Д-модел (Jmol)	Слика
KEGG	C00106
PubChem	1174
RTECS-бр.	YQ8650000
SMILES O=C1NC=CC(=O)N1
UNII	56HH86ZVCT Н
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Изглед	Цврст
Густина	1.32 g/cm3
Точка на топење
Точка на вриење
Растворливост во вода	Растворлив
Опасност
Безбедност при работа:
Главни опасности	канцероген и тератоген со хронично изложување
GHS-ознаки:
Пиктограми
Сигнални зборови	Опасност
Изјави за опасност	H315, H319, H335, H361
Изјави за претпазливост	P201, P202, P261, P264, P271, P280, P281, P302+P352, P304+P340, P305+P351+P338, P308+P313, P312, P321, P332+P313, P337+P313, P362, P403+P233, P405, P501
NFPA 704	1 1
Температура на запалување	Незапалив
Дополнителни податоци
Ок(што е ова?)  (провери) Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Урацилот е чест природен дериват на хетероцикличното соединение пиримидин. Името "урацил" го дал германскиот хемичар Роберт Беренд, во 1885 година, кој се обидувал да синтетизира деривати на мочна киселина.^[1] Урацилот за првпат бил откриен во 1900 година од страна на Алберто Асколи, кој го изолирал со хидролиза на нуклеински киселини од квасец.^[2]

Врз основа на односот меѓу ¹²C/¹³C изотопите на органски соединенија пронајдени во Мурчисон метеоритот, било заклучено дека соединенија како урацил и ксантин можат да се формираат и во вонземни услови.^[3]

Во 2012 година, анализите на податоци од мисијата Касини која орбитира во системот на планетата Сатурн покажале дека урацилот најверојатно влегува во површинскиот состав на Сатурновиот сателит Титан.^[4]

Својства

Во РНК, урацилот се врзува (се спарува) преку две водородни врски за аденинот и го заменува тиминот за време на транскрипцијата на ДНК. Метилацијата на урацилот дава тимин, чиј друг назив е 5-метилурацил. Во текот на еволуцијата на живиот свет на Земјата, замената на урацилот со постабилната база тимин, во составот на ДНК, ја зголемила стабилноста на ДНК и ефикасноста на процесот на репликација. При базното спарување со аденин, урацилот делува и како акцептор и како дарител на водородна врска. Во РНК, урацилот ковалентно се врзува за шеќерот рибоза за да го формира рибонуклеозидот уридин. Со врзување на фосфатна група за уридинот, се добива нуклеотидот уридин 5'-монофосфат.

Урацил подлегнува на тавтомерни промени на амид-имидна киселина, бидејќи секоја јадрена нестабилност која молекулата може да ја има поради недостатокот на формална ароматичност се компензира со циклично-амидната стабилност.^[5] Амидниот тавтомер се нарекува лактамска структура, додека тавтомерот на имидната киселина се нарекува лактимска структура. Овие тавтомерни форми се доминантни при pH 7. Лактамската структура е најчестата форма на урацил.

Тавтомери на урацилот: амидна или лактамска структура (лево) и имидна или лактимска структура (десно).

Урацилот, исто така, самиот се рециклира за да формира нуклеотиди преку на серија на фосфорибозилтрансферазни реакции. Разградувањето на урацилот дава како производи аспарагинска киселина, јаглерод диоксид и амонијак.

C₄H₄N₂O₂ → H₃NCH₂CH₂COO⁻ + NH₄⁺ + CO₂

Оксидативната деградација на урацилот дава како производи уреа и малеинска киселина во присуство на H₂O₂ и Fe²⁺ или во присуство на кислород и Fe²⁺.

Урацилот е слаба киселина. Првата локација на јонизација на урацилот не е позната.^[6] Негативниот полнеж се јавува на кислородниот анјон и дава pKa вредност помала или еднаква на 12. Базната pKa = -3.4, додека киселинската pKa = 9.389. Во гасовита фаза, урацилот има четири места кои се повеќе кисели од водата.

Синтеза

Постојат многу начини за лабораториска синтеза на урацил. Наједноставната реакција е додавање вода на цитозин за да се добие урацил и амонијак:

C₄H₅N₃O + H₂O → C₄H₄N₂O₂ + NH₃

Најчестиот начин за синтеза на урацил е кондензација на јаболкова киселина со уреа во димечка сулфурна киселина:^[5]

C₄H₄О₄ + NH₂CONH₂ → C₄H₄N₂O₂ + 2 H₂O + CО

Урацилот, исто така, може да се синтетизира со двојно распаѓање на тиоурацил во водена хлороцетна киселина.^[5]

Фотодехидрогенацијата на 5,6-диурацилот, кој се синтетизира со реакција меѓу бета-аланин и уреа, дава како производ урацил.

Реакции

Урацилот лесно стапува во реакции на оксидација, нитрација и алкилација. Во присуство на фенол (PhOH) и натриум хипохлорит (NaOCl), урацилот може да се визуелизира во ултравиолетова светлина.^[5] Урацилот, исто така, има способност да реагира со елементарни халогени поради присуството на повеќе од една силна електрон-дарителска група.^[5]

Кога урацилот реагира со безводен хидразин, кинетиката на реакцијата е од прв ред и тече до отворање на прстенот на урацилот. Ако рН на реакцијата се зголеми на > 10.5, се формира анјон на урацил, што предизвикува многу побавно течење на реакцијата. Истото забавување на реакцијата се јавува и ако pH се намалува, поради протонатација на хидразинот. Реактивноста на урацилот останува непроменета со промена на температурата.