Thymin

Strukturformel
Allgemeines
Name	Thymin
Andere Namen	5-Methyluracil; 2,4-Dioxo-5-methylpyrimidin (IUPAC); 5-Methyl-2,4(1H,3H)-pyrimidindion; THYMINE(INCI);
Summenformel	C5H6N2O2
Kurzbeschreibung	weißer, kristalliner Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	200-616-1
ECHA-InfoCard	100.000.560
PubChem	1135
ChemSpider	1103
DrugBank	DB03462
Wikidata	Q171973
Eigenschaften
Molare Masse	126,04 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,46 g·cm−3
Schmelzpunkt	316–317°C
Löslichkeit	schwer löslich in kaltem Wasser, löslich in heißem Wasser und verdünntenAlkalihydroxid-Lösungen
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung	keine GHS-Piktogramme
	keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze	H:keine H-Sätze
	P:keine P-Sätze
	Soweit möglich und gebräuchlich, werdenSI-Einheitenverwendet.; Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten beiStandardbedingungen(0 °C, 1000 hPa).

Thymin(T, Thy, 5-Methyluracil) ist eine der vierNukleinbasenin derDNA,zusammen mitAdenin,CytosinundGuanin.In derRNAsteht an seiner StelleUracil.Es ist eineheterocyclische organische Verbindungmit einemPyrimidingrundgerüst und dreiSubstituenten(Sauerstoffatomean den Positionen 2 und 4,Methylgruppean Position 5). DieNukleosidevon Thymin sind dasDesoxythymidinin der DNA und das selteneRibothymidinin der RNA (z. B. in dertRNA). In der Watson-Crick-Basenpaarungbildet es zweiWasserstoffbrückenmit Adenin.

Darstellung und Gewinnung

Eine Isolierung kann aus Rinderhirnen oder Kabeljau-Rogen erfolgen.^[5]^[6]

Eine synthetische Darstellung gelingt durch Cyclisierung von N-Ethoxycarbonyl-3-methoxy-2-methylacrylamid in wässriger Ammoniaklösung.^[7]

Eine weitere Synthese geht von3-Methyläpfelsäureaus, welche in rauchenderSchwefelsäure decarboxyliertund mitHarnstoffkondensiert wird.^[8]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Thymin bildet glänzende, bitter schmeckende, nadelförmige oder prismenförmige Kristalle^[9],die bei 335–337 °C unter Zersetzung schmelzen.^[10]Die Verbindung löst sich gut in heißem Wasser, in Alkohol und Ether ist die Löslichkeit gering.^[9]In alkalischen Medien löst es sich unter Salzbildung infolge einer Enolatbildung abgeleitet von der Enolform 5-Methyl-2,4-pyrimidindiol.^[10]

Chemische Eigenschaften

Prinzipiell kann Thymin in sechstautomerenStrukturen vorliegen. Die Lactamform (1) wird aber gegenüber den Enolformen bevorzugt.^[11]

Geschichte und biologische Bedeutung

1893 berichtete der spätere NobelpreisträgerAlbrecht Kosselvon einer Entdeckung. Aus den Thymusdrüsen des Kalbes hatte er mit dem Assistenten Albert Neumann Nukleinsäure gewonnen und mit Schwefelsäure behandelt. Es bildete sich ein gut kristallisiertes Spaltprodukt, für das – abgeleitet von der Thymusdrüse – der Name Thymin vorgeschlagen wurde.^[12]^[13]

Thymin kann Bestandteil der DNA oder verschiedenerNukleosideundNukleotidesein.

Nukleoside

Über das N¹-Atom des Ringes kann Thymin an das C¹-Atom derDesoxyribose N-glycosidischgebunden werden; man spricht dann von einemNukleosid,demDesoxythymidin.Bei der Bindung anRiboseentsteht das NukleosidRibothymidin.


Desoxythymidin,dT	Ribothymidin,T

Nukleotide

Über diePhosphorylierungdes Thymidins am C⁵-Atom der Ribose gelangt man zu den wichtigenNukleotiden Desoxythymidinmonophosphat(dTMP),Desoxythymidindiphosphat(dTDP) undDesoxythymidintriphosphat(dTTP).

Bestandteil der DNA

In der DNA-Doppelhelixbildet Thymin über die 4-Oxogruppe und die N³–H-Gruppe zweiWasserstoffbrückenmit der zugehörigen Adenin-Base des komplementären Stranges aus.

Vergleich von Thymin und Uracil

In der DNA tritt Thymin an die Stelle vonUracil.Uracil kann relativ einfach durchDesaminierungundHydrolyseausCytosinentstehen, wodurch dann dieBasensequenzgeändert (mutiert) und die in der Nukleotidsequenzgenetisch codierteInformation womöglich verändert wird.

Thymin hingegen unterscheidet sich vom Uracil durch eine zusätzliche Methylgruppe und kann so auch nicht ohne weiteres aus Cytosin entstehen. In der DNA vorhandenes Uracil kann somit als Mutation erkannt und durchBasenexzisionsreparaturgegen Cytosin ausgetauscht werden.

Thymindimer

Bei Thymindimeren handelt es sich um eineDNA-Mutation,welche durchUV-Strahlunginduziert wird. Dabei verbinden sich zwei auf einemDNA-StrangnebeneinanderliegendeThymin-Basenüber eine[2+2]-Cycloadditionkovalent zu einem Dimer, das ein relativ stabilesCyclobutan-Derivat ist.^[14]

Besonders anfällig für eine solche Mutation sind Hautzellen, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Aus diesem Grund werden Thymindimere als eine wesentliche Ursache für die Entstehung vonHautkrebsdiskutiert.^[16]

Verwendung

Thymin dient als Ausgangsstoff für einigeArzneistoffewie z. B.Zidovudin,TelbivudinundClevudin.

Weblinks

Commons:Thymin– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Pyrimidin-Stoffwechsel– Lern- und Lehrmaterialien

Eintrag zuThyminein derHuman Metabolome Database (HMDB),abgerufen am 18. November 2013.

Einzelnachweise

↑Eintrag zuTHYMINEin derCosIng-Datenbankder EU-Kommission, abgerufen am 28. Dezember 2020.
↑^a^b^c^dDatenblattThyminbeiAlfa Aesar,abgerufen am 23. November 2013(Seite nicht mehr abrufbar).
↑K. Ozeki, N. Sakabe, J. Tanaka: „The crystal structure of thymine “, in:Acta Cryst.,1969,B25,S. 1038 (doi:10.1107/S0567740869003505).
↑Europäisches Arzneibuch 10.0.Deutscher Apotheker Verlag, 2020,ISBN 978-3-7692-7515-5,S.941.
↑Shimizu:Biochem. Zeitschrift,1921,117,S. 262.
↑König, Grossfeld:Biochem. Zeitschrift,1913,54,S. 371.
↑G. Shaw, R. N. Warrener: „33. Purines, pyrimidines, and glyoxalines. Part VIII. New syntheses of uracils and thymines “, in:J. Chem. Soc.,1958,S. 157–161 (doi:10.1039/jr9580000157).
↑H. W. Scherp: „Convenient Syntheses of Thymine and 5-Methylisocytosine “, in:J. Am. Chem. Soc.,1946,68,S. 912–913 (doi:10.1021/ja01209a510).
↑^a^bBrockhaus ABC Chemie,Verlag Harri Deutsch Frankfurt/Main und Zürich 1965.
↑^a^bEintrag zuThymin.In:Römpp Online.Georg Thieme Verlag, abgerufen am 9. Dezember 2014.
↑S. Hauptmann, J. Gräfe, H. Remane:Lehrbuch der organischen Chemie,VEB Deutscher Verlag der Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 556.
↑Kossel, A. und A. Neumann:Über das Thymin, ein Spaltungsproduct der Nucleinsäure.In:Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft,Band 26, 1893, S. 2753
↑Kossel, A. und A. Neumann:Darstellung und Spaltungsproducte der Nucleinsäure (Adenylsäure).Vortrag in:Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft,Band 27, 1894, S. 2215.
↑Durbeej, B.; Eriksson, L.A.:Reaction mechanism of thymine dimer formation in DNA induced by UV lightin J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 152 (2002) 95–101,doi:10.1016/S1010-6030(02)00180-6.
↑K. Peter C. Vollhardt,Neil E. Schore:Organische Chemie,4. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2005,ISBN 3-527-31380-X,S. 181.
↑Alberts,Bray, Johnson, Lewis:Lehrbuch der molekularen Zellbiologie,2. korrigierte Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2001,ISBN 3-527-30493-2.

[CosIng-1] Eintrag zuTHYMINEin derCosIng-Datenbankder EU-Kommission, abgerufen am 28. Dezember 2020.

[Alfa-2] DatenblattThyminbeiAlfa Aesar,abgerufen am 23. November 2013(Seite nicht mehr abrufbar).

[3] K. Ozeki, N. Sakabe, J. Tanaka: „The crystal structure of thymine “, in:Acta Cryst.,1969,B25,S. 1038 (doi:10.1107/S0567740869003505).

[4] Europäisches Arzneibuch 10.0.Deutscher Apotheker Verlag, 2020,ISBN 978-3-7692-7515-5,S.941.

[5] Shimizu:Biochem. Zeitschrift,1921,117,S. 262.

[6] König, Grossfeld:Biochem. Zeitschrift,1913,54,S. 371.

[7] G. Shaw, R. N. Warrener: „33. Purines, pyrimidines, and glyoxalines. Part VIII. New syntheses of uracils and thymines “, in:J. Chem. Soc.,1958,S. 157–161 (doi:10.1039/jr9580000157).

[8] H. W. Scherp: „Convenient Syntheses of Thymine and 5-Methylisocytosine “, in:J. Am. Chem. Soc.,1946,68,S. 912–913 (doi:10.1021/ja01209a510).

[ABC_Chemie-9] Brockhaus ABC Chemie,Verlag Harri Deutsch Frankfurt/Main und Zürich 1965.

[Römpp-10] Eintrag zuThymin.In:Römpp Online.Georg Thieme Verlag, abgerufen am 9. Dezember 2014.

[11] S. Hauptmann, J. Gräfe, H. Remane:Lehrbuch der organischen Chemie,VEB Deutscher Verlag der Grundstoffindustrie, Leipzig 1980, S. 556.

[12] Kossel, A. und A. Neumann:Über das Thymin, ein Spaltungsproduct der Nucleinsäure.In:Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft,Band 26, 1893, S. 2753

[13] Kossel, A. und A. Neumann:Darstellung und Spaltungsproducte der Nucleinsäure (Adenylsäure).Vortrag in:Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft,Band 27, 1894, S. 2215.

[Durbeej-14] Durbeej, B.; Eriksson, L.A.:Reaction mechanism of thymine dimer formation in DNA induced by UV lightin J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 152 (2002) 95–101,doi:10.1016/S1010-6030(02)00180-6.

[15] K. Peter C. Vollhardt,Neil E. Schore:Organische Chemie,4. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2005,ISBN 3-527-31380-X,S. 181.

[16] Alberts,Bray, Johnson, Lewis:Lehrbuch der molekularen Zellbiologie,2. korrigierte Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2001,ISBN 3-527-30493-2.

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Inhaltsverzeichnis

Darstellung und Gewinnung