6-氯尿嘧啶
[CAS 4270-27-3]

基本信息

• 产品分类: 医药中间体 >> 杂环化合物中间体 >> 嘧啶类化合物 >> 尿（脲）嘧啶
• 产品名称: 6-氯尿嘧啶
• 英文名: 6-Chlorouracil
• 别名: 6-Chloro-2,4-(1H,3H)-pyrimidinedione; 4-Chloro-2,6-dihydroxypyrimidine
• 分子式: C₄H₃ClN₂O₂
• 分子量: 146.53
• CAS 登录号: 4270-27-3
• EC 号码: 224-258-0
• 分子行输入简码SMILES: C1=C(NC(=O)NC1=O)Cl

物理化学性质

• 密度: 1.6±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 熔点: 295 °C (分解) (实验值)
• 折射率: 1.587 (计算值)^*

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS07 警告
• 危害标签: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
眼刺激	Eye Irrit.	2A	H319
急性毒性	Acute Tox.	4	H302

chemBlink 化学品故事

6-氯尿嘧啶（CAS 4270-27-3）是一种主要用于杂环化学、核苷化学和药物化学研究的卤代尿嘧啶衍生物，分子式为 C₄H₃ClN₂O₂，分子量为 146.53。它保留了尿嘧啶原有的嘧啶-2,4-二酮骨架，只是在 6 位增加了一个氯原子。这个看起来很小的变化，却使原本相当稳定的核碱基骨架获得了一个可以继续进行化学改造的反应位置。

尿嘧啶是 RNA 中的基本嘧啶核碱基之一。它的六元杂环中含有两个氮原子和两个羰基。在生物体系中，尿嘧啶与核糖形成尿苷以后，可以进一步进入 RNA。6-氯尿嘧啶并不是天然核碱基，但它保留了尿嘧啶的大部分结构，同时在 6 位引入了一个可以被其他基团取代的碳氯键。:contentReference[oaicite:7]{index=7}

这个氯原子正是 6-氯尿嘧啶最重要的合成价值所在。嘧啶环本身缺电子，因此在适当条件下，6 位的氯可以作为离去基，被胺、肼以及其他亲核试剂取代。这样，化学家就能够在不破坏整个尿嘧啶骨架的情况下，把新的含氮或其他官能团准确安装到一个指定位置。

其中一个有明确实验记录的反应，是利用肼进行取代。公开研究表明，6-氯尿嘧啶衍生物与水合肼反应，可以得到 6-肼基尿嘧啶。这个新引入的肼基随后还可以继续与羰基化合物反应并发生环化，形成嘧啶并哒嗪、吡唑并嘧啶等更加复杂的稠合含氮杂环。:contentReference[oaicite:8]{index=8}

这个过程很好地说明了杂环合成中的一个基本思想：氯原子并不是最终目标，而是一个暂时的“连接标记”。它先告诉化学家应该在哪一个碳原子上进行下一步反应；等新的基团取代氯以后，这个新基团又可以成为构建下一层复杂结构的起点。

从这个角度看，6-氯尿嘧啶可以理解为一种被“活化”的尿嘧啶。普通尿嘧啶是稳定而且具有明确生物学作用的核碱基，而 6-氯尿嘧啶则在保留主体环结构的同时，预先设置了一个方便进一步改造的位置。

这种特点使它特别适合制备各种取代尿嘧啶。化学家可以先改变环上氮原子的取代基，再利用 6 位氯进行亲核取代，也可以反过来安排反应顺序。通过分别控制这些位置，就能够从一个共同中间体出发，得到一系列结构相关的衍生物。

这种方法对于药物化学尤其有价值，因为研究人员经常需要系统比较很多只相差一个取代基的化合物。通过观察这些细小结构变化如何影响酶结合、溶解性、代谢稳定性以及其他性质，可以逐步建立结构与活性之间的关系。

2007 年的一项研究提供了一个很具体的例子。Nencka 等研究人员系统合成并评价了一系列 5-取代-6-氯尿嘧啶，发现其中一些化合物能够有效抑制人胸苷磷酸化酶。胸苷磷酸化酶参与嘧啶核苷代谢，因此成为药物化学研究中的一个重要酶靶点。:contentReference[oaicite:9]{index=9}

这里需要特别区分母体中间体与进一步取代后的活性化合物。不能因为某些 5-取代-6-氯尿嘧啶具有较强酶抑制作用，就直接把这些药理性质全部归给未取代的 6-氯尿嘧啶。真正具有生物活性的往往是经过进一步结构优化的完整分子。

6-氯尿嘧啶还可以进入核苷化学。把卤代嘧啶碱基与受到保护的核糖衍生物连接起来，可以制备相应的卤代尿苷以及其他核苷类似物。不过，这类反应并不像简单结构式看起来那样直接，因为嘧啶环上存在不止一个可以与糖形成键的氮原子。

2017 年的一项研究专门考察了 6-卤代尿苷的区域选择性合成。研究人员发现，直接让 6-氯尿嘧啶与核糖衍生物反应时，可能优先发生并不希望得到的 3 位氮连接，因此需要设计更加合适的方法来控制糖究竟连接到哪个氮原子上。:contentReference[oaicite:10]{index=10}

这个例子说明，一个看起来只是增加了氯原子的简单变化，不仅会增加新的反应可能，也会影响整个杂环原有位置的反应选择性。因此，在复杂核苷合成中，化学家必须同时考虑“能不能反应”和“究竟在哪里反应”。

卤素在有机合成中经常承担这种角色。氯原子有时会保留在最终分子中，但在许多合成路线里，它更像一个可以被替换的接口。化学家首先利用卤素标记一个准确位置，然后再通过取代或偶联，把新的分子片段安装到这个位置。

这种策略对于杂环特别有效。一个复杂环系一旦做好以后，如果每改变一个取代基都重新构建整个杂环，会非常低效。预先制备一个带有可替换卤素的中间体，就可以保留主体环结构，只在选定位置不断更换新的基团。

因此，6-氯尿嘧啶处在生物化学与合成化学之间一个很有意思的位置。它的母体尿嘧啶属于生命体系中最基本的核碱基之一；而仅仅增加一个氯原子以后，这个熟悉的生物骨架就变成了一个可以在实验室中继续设计和扩展的合成平台。

这个分子很好地说明，改变一个化合物的角色有时候并不需要大规模重建结构。尿嘧啶主要是生物体系中的结构单元，6-氯尿嘧啶则主要是化学家手中的合成结构单元。两者之间只差一个氯原子，而这个氯原子却打开了通向取代尿嘧啶、稠合含氮杂环以及核苷类似物的一整套化学路线。

References

1. NIST Chemistry WebBook. 6-Chlorouracil, CAS 4270-27-3.
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C4270273

2. Nencka, R.; Votruba, I.; Hrebabecky, H.; Jansa, P.; Tloust'ova, E.; Horska, K.; Masojidkova, M.; Holy, A. (2007). "Discovery of 5-Substituted-6-chlorouracils as Efficient Inhibitors of Human Thymidine Phosphorylase." Journal of Medicinal Chemistry, 50, 6016-6023.
https://doi.org/10.1021/jm070644i

3. El-Kalyoubi, S. A. M.; Agili, F. (2016). "A Novel Synthesis of Fused Uracils: Indenopyrimidopyridazines, Pyrimidopyridazines, and Pyrazolopyrimidines for Antimicrobial and Antitumor Evaluation." Molecules, 21, 1714.
https://doi.org/10.3390/molecules21121714

4. Blackburn, D. J.; Kent, G. T.; Wu, W. (2017). "Regiospecific synthesis of 6-halouridine derivatives: An effective method for coupling sterically hindered pyrimidine bases to ribose." Tetrahedron Letters.
https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2017.04.024