5-氟脲嘧啶
[CAS# 51-21-8]

基本信息

• 产品分类: 生物化工 >> 核苷类药物 >> 核苷酸及其类似物
• 英文名: 5-Fluorouracil
• 别名: 5-Fluoro-2,4(1H,3H)-pyrimidinedione; 5-Fluoro-2,4-pyrimidinedione; 5-Fluoropyrimidine-2,4-dione
• 产品名称: 5-氟脲嘧啶; 5-氟-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮
• 分子式: C₄H₃FN₂O₂
• 分子量: 130.08
• CAS 登录号: 51-21-8
• EC 号码: 200-085-6
• 分子行输入简码SMILES: C1=C(C(=O)NC(=O)N1)F

物理化学性质

• 密度: 1.5±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 熔点: 282 - 286 ºc (实验值)
• 溶解度: dmso: 100 mm, 乙醇: 10 mm, water: 12.2 g/L 20 ºc (实验值)
• 折射率: 1.523 (计算值)^*

^* 使用计算软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs).

安全数据

• 危险品标志: GHS06;GHS07;GHS08 Danger
• 危害标签: H301-H312-H315-H319-H335-H340-H360-H412
• 防护标签: P203-P261-P264-P264+P265-P270-P271-P273-P280-P301+P316-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P317-P318-P319-P321-P330-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
急性毒性	Acute Tox.	3	H301
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
急性毒性	Acute Tox.	4	H312
生殖细胞致突变性	Muta.	1B	H340
生殖毒性	Repr.	1B	H360
对水生环境长期有害	Aquatic Chronic	3	H412
急性毒性	Acute Tox.	4	H332
生殖细胞致突变性	Muta.	2	H341
生殖毒性	Repr.	1A	H360
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	2	H373
急性毒性	Acute Tox.	3	H311
致癌性	Carc.	2	H351
致癌性	Carc.	1B	H350
皮肤致敏	Skin Sens.	1	H317
急性毒性	Acute Tox.	4	H302
急性毒性	Acute Tox.	3	H331
生殖毒性	Repr.	2	H361d
致癌性	Carc.	1A	H350
生殖细胞致突变性	Muta.	1A	H340
对水生环境急性有害	Aquatic Acute	1	H400
呼吸道致敏	Resp. Sens.	1	H334

发现和应用

5-氟尿嘧啶（5-FU）是一种嘧啶类似物，也是一种广泛用于治疗各种癌症的化疗药物，包括结直肠癌、乳腺癌和胃肠道恶性肿瘤。其分子式为C4H3FN2O2。在结构上，它是尿嘧啶的类似物，嘧啶环的5位被氟原子取代，这显著改变了其生物活性，因为它会干扰核酸代谢。5-FU是一种白色结晶固体，可溶于水和极性有机溶剂，因此适用于静脉注射和局部制剂。

5-氟尿嘧啶的发现可以追溯到20世纪50年代，当时的研究旨在寻找能够选择性抑制快速分裂癌细胞的核碱基类似物。其作用机制是氟化尿嘧啶类似物掺入RNA和DNA，导致核酸合成错误。此外，5-FU还能抑制胸苷酸合成酶，该酶催化脱氧尿苷单磷酸（dUMP）转化为脱氧胸苷单磷酸（dTMP），这是DNA合成的关键步骤。这种双重机制导致其对快速增殖的细胞（例如癌细胞）具有选择性细胞毒性，而对大多数正常组织影响较小。

5-氟尿嘧啶的合成通常通过尿嘧啶衍生物的卤化来实现。一种常用方法是在受控条件下用氟化剂处理尿嘧啶，以选择性地将氟原子引入5位。其他方法则采用亲核或亲电氟化反应，使用5-氯尿嘧啶或5-溴尿嘧啶等前体，然后用氟化物源进行取代。反应条件经过精心优化，以实现高区域选择性和产率，最终产品通过重结晶或色谱法纯化，以去除残留试剂和副产物。

在化学性质上，5-FU保留了尿嘧啶的互变异构和氢键特性，但由于电负性氟原子的存在，其电子分布发生了改变。这种修饰增强了该化合物抑制胸苷酸合成酶以及掺入RNA和DNA的能力，从而产生细胞毒性作用。其溶解性和稳定性使其可以配制成水溶液用于静脉注射，或配制成乳膏用于局部治疗光化性角化病和浅表皮肤癌。

在实际应用中，5-氟尿嘧啶是最广泛使用的化疗药物之一。 5-氟尿嘧啶可通过静脉注射或口服前体药物（例如卡培他滨）给药，并常与其他化疗药物或放射疗法联合使用以提高疗效。在局部应用方面，它用于皮肤科治疗癌前病变。该药物的有效性取决于其选择性靶向增殖细胞的能力，但其毒性特征需要谨慎用药和监测副作用，包括骨髓抑制、胃肠道紊乱和黏膜炎。

在物理性质方面，5-氟尿嘧啶在避光避湿的标准储存条件下稳定。操作时需采取防护措施，包括佩戴手套和穿戴防护服，因为该化合物具有细胞毒性，皮肤接触或吸入均可能造成危害。

总而言之，5-氟尿嘧啶是一种具有重要化学和药理学意义的嘧啶类似物，在肿瘤学和皮肤科领域应用广泛。其氟化结构使其能够抑制胸苷酸合成酶并掺入核酸中，从而对快速分裂的细胞产生细胞毒性。该化合物仍然是癌症治疗的基石，彰显了核碱基类似物在药物化学和临床实践中的重要性。

参考文献

2025. Chemoresistance mechanisms to 5-Fluorouracil and reversal strategies in lung and breast cancer. Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-025-12487-5