К нуклеиновым основаниям относятся производные гетероциклов, являющиеся структурными компонентами нуклеиновых кислот. Важнейшие из пиримидиновых оснований – урацил (2,4-дигидроксипиримидин), тимин (2,4-дигидрокси-5-метилпиримидин) и цитозин (4-амино-2-гидроксипиримидин).
Урацил, тимин и цитозин содержат гидроксильную группу в положении 2, поэтому для них, как и для 2-гидроксипиридина, характерно явление лактим-лактамной таутомерии.
Лактамные формы пиримидиновых оснований существенно преобладают над лактимными. Приведенные выше систематические названия пиримидиновых оснований соответствовали только их лактимной форме. Лактамные формы следует называть как оксопроизводные пиримидина, например: урацил – пиримидиндион-2,4(1Н, 3Н), цитозин – 4-аминопиримидинон-2(1Н).
Гидроксипиримидины легко реагируют с фосфорилхлоридом РОСl3 или хлоридом фосфора(V), образуя соответствующие хлориды, имеющие большое препаративное значение. В реакциях с нуклеофильными реагентами они могут быть превращены в разнообразные функциональные производные, содержащие группы ОН, ОR, NH2, NHR, SH, SR и др. Атомы хлора, находящиеся в положениях 2 и 4 пиримидина, различаются по легкости замещения. В ряде случаев положение 2 менее восприимчиво к нуклеофильной атаке, что дает возможность замещать один из атомов галогена избирательно, например:
С цитозином подобные реакции не столь однозначны из-за воздействия электрофильных реагентов на аминогруппу.
При действии азотистой кислоты на цитозин промежуточно образуется неустойчивая соль диазония, которая тут же превращается с выделением азота в оксопроизводное – урацил. В этой реакции цитозин ведет себя как алифатический, а не ароматический амин.
Осуществление такой реакции в организме приводит к замене одного нуклеинового основания другим, т.е. к изменениям в структуре нуклеиновых кислот, и, следовательно, к генетическим нарушениям.
С солями диазония урацил и цитозин реагируют в слабощелочной среде, проявляя высокую реакционную способность по отношению к малоактивным электрофилам.
