5'-Thymidylsäure (365-07-1) Physikalische und Chemische Eigenschaften
5'-Thymidylsäure
Ein Desoxythymidinmonophosphat-Nukleotid, das als Reagenz und Analysenstandard in molekularbiologischen, enzymologischen und nukleotidsynthetischen Arbeitsabläufen verwendet wird.
| CAS-Nummer | 365-07-1 |
| Familie | Pyrimidine Nukleotide / Nukleosidmonophosphate |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Gängige Qualitäten | EP |
5'-Thymidylsäure ist ein Pyrimidin-Nukleotid (ein Thymin-Nukleosid-5'-monophosphat), das zur Stoffklasse der Nukleinsäurederivate gehört. Strukturell besteht es aus einer 5-Methylpyrimidin-Basis (Thymin), die N‑glycosidisch an ein 2'-Desoxyribofuranos gebunden ist, sowie einer monoesterifizierten Phosphatgruppe am 5'-Kohlenstoff. Das Molekül enthält mehrere Wasserstoffbrücken-Donoren und -Akzeptoren sowie drei definierte Stereozentren im Zuckerring, was eine kompakte, hochpolare organische Phosphatgruppe erzeugt, die charakteristisch für Desoxynukleotidmonophosphate ist.
Elektronisch weist die Verbindung eine konjugierte heterocyclische Base mit Carbonylfunktionen und eine elektronenziehende Phosphatgruppe auf. Die Phosphatgruppe verleiht an der 5'-Position ausgeprägte Acidität (existiert in protonierten Zuständen abhängig vom pH-Wert) und dominiert das ionische und solvationsbedingte Verhalten in wässriger Lösung; das Desoxyribose-Skelett liefert den stereochemischen Rahmen, der die biologische Erkennung bestimmt. Die Kombination aus geladenem Phosphat, mehreren Hydroxylgruppen und polaren Carbonyls führt zu geringer Lipophilie und starker Wassersolvatation, während das Fehlen einer 2'-Hydroxylgruppe (Desoxyzucker) die Anfälligkeit für bestimmte hydrolytische Abbauwege im Vergleich zu Ribonukleotiden verringert.
Biologisch und industriell ist 5'-Thymidylsäure ein grundlegender Zellstoffwechselmetabolit und ein häufig verwendetes Reagenz bzw. Standard in biochemischen, enzymologischen und analytischen Arbeitsabläufen mit Nukleotiden und Nukleinsäuren. Es tritt häufig als Substrat oder Produkt im Nukleotidstoffwechsel sowie in Assays für Polymerasen, Kinasen und Phosphatasen auf. Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind unter anderem: EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Dichte
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Schmelzpunkt
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Siedepunkt
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Dampfdruck
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Flammpunkt
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Chemische Eigenschaften
Löslichkeit und Phasenverhalten
5'-Thymidylsäure liegt als Feststoff vor und ist aufgrund der geladenen Phosphatgruppe und mehrfachen polaren funktionellen Gruppen (Hydroxyl und Carbonyl) hoch wasserlöslich. Die Verbindung löst sich leicht in wässrigen Puffern bei neutralem pH-Wert (spektroskopische und massenspektrometrische Daten werden üblicherweise in Wasser oder D2O bei physiologischem pH aufgezeichnet) und ist in unpolaren organischen Lösungsmitteln praktisch unlöslich. In Lösung existiert das Molekül in pH-abhängigen Protonierungszuständen des Phosphats; bei neutralem bis alkalischem pH ist das Phosphat überwiegend ionisiert, was die Hydrophilie und Wechselwirkung mit Kationen verstärkt.
Reaktivität und Stabilität
Als monoesterifiziertes Phosphat eines Desoxynukleosids sind die hauptsächlichen chemischen Schwachstellen die Hydrolyse der Phosphatester unter stark sauren oder basischen Bedingungen sowie der enzymatische Abbau durch Phosphatasen und Nukleasen unter biologischen Bedingungen. Die Glycosidbindung zwischen Desoxyribose und Base sowie der Thyminring sind unter milden Laborbedingungen in der Regel stabil, können jedoch enzymatisch oder chemisch umgewandelt werden (z.B. Phosphorolysen, Desaminierung unter harschen oxidativen Bedingungen). Die Verbindung ist relativ nichtflüchtig; thermische Zersetzung und hydrolytischer Abbau werden bei längerer Einwirkung extremer pH-Werte, Temperaturen oder enzymatischer Aktivität relevant. Standardvorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung von Kontamination mit Nukleasen und Phosphatasen (Verwendung nukleasefreier Reagenzien und Glasgeräte) werden empfohlen, um die Musterintegrität zu bewahren.
Thermodynamische Daten
Standardenthalpien und Wärmekapazität
Kein experimentell ermittelter Wert für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext vor.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Formel
- Molekulare Formel: C10H15N2O8P
- Molekulargewicht: 322.21 \(\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)
- Exakte Masse / Monoisotopische Masse: 322.05660244 (Da)
- Anzahl der schweren Atome: 21
LogP und Polarität
- XLogP3 (berechnet): -2.8 (niedrige Lipophilie)
- Topologische polare Oberflächenfläche (TPSA): 146 \(\text{Å}^2\)
- Wasserstoffbrücken-Donoren: 4
- Wasserstoffbrücken-Akzeptoren: 8
- Anzahl drehbarer Bindungen: 4
- Molekulare Komplexität (berechnet): 529
Diese Deskriptoren entsprechen einem kleinen, hochpolaren, Wasserstoffbrücken-bildenden Molekül mit starker Partitionierung in wässrige Phasen und begrenzter Membranpermeabilität in seiner ionisierten Form.
Strukturelle Merkmale
5'-Thymidylsäure besteht aus drei Hauptuntereinheiten: einer Thymin-Pyrimidinbase (5-Methyluracil), einem 2′-Desoxyribofuranose-Zucker mit drei Stereozentren (definierte Anzahl der atomaren Stereozentren = 3) und einem 5′-gebundenen Dihydrogenphosphat (Phosphorsäuremonoester). Das Phosphat verleiht die hauptsächliche negative Ladung in deprotonierten Formen und ist die primäre Bindungsstelle für Enzyme und chemische Modifikationen.
Struktur-Identifikatoren (Klartext): - SMILES: CC1=CN(C(=O)NC1=O)[C@H]2CC@@HO - InChI: InChI=1S/C10H15N2O8P/c1-5-3-12(10(15)11-9(5)14)8-2-6(13)7(20-8)4-19-21(16,17)18/h3,6-8,13H,2,4H2,1H3,(H,11,14,15)(H2,16,17,18)/t6-,7+,8+/m0/s1 - InChIKey: GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N
Experimentell gemessene Kollisionsquerfläche (CCS) (berichtete Werte):
- 163.84 \(\text{Å}^2\) [M+H]+ [CCS Typ: DT; Methode: stepped-field]
- 166.26 \(\text{Å}^2\) [M-H]- [CCS Typ: DT; Methode: stepped-field]
- 169.74 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCS Typ: DT; Methode: stepped-field]
- 173.1 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCS Typ: DT; Methode: Einzelfeld kalibriert mit Agilent Tune Mix (Agilent)]
- 170 \(\text{Å}^2\) [M+Na]+ [CCS Typ: TW; Methode: kalibriert mit Polyalanin]
- Weitere berichtete CCS-Varianten: 176.2, 173.5, 163.1, 162.8, 167.7, 163.8 \(\text{Å}^2\) mit angegebenen Addukt-/Ionentypen.
Chemische Klasse: Nukleinsäuren und Derivate; Pyrimidin-Nukleoside.
Identifikatoren und Synonyme
Registriernummern und Codes
- CAS-Nummer: 365-07-1
- UNII: 43W3021X6C
- ChEBI: CHEBI:17013
- ChEMBL: CHEMBL394429
- DrugBank: DB01643
- HMDB: HMDB0001227
- KEGG: C00364
- InChIKey: GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Ausgewählte Synonyme und Bezeichnungen für diesen Stoff umfassen:
- Thymidinmonophosphat; DTMP; Thymidylsäure; TMP
- Thymidylat; 5'-TMP; Desoxythymidin-5'-monophosphat; Desoxythymidylsäure; Thymidin-5'-phosphat
- IUPAC: [(2R,3S,5R)-3-hydroxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl-Dihydrogenphosphat
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Vertreterische Verwendungen und Industriesektoren
5'-Thymidylic acid ist hauptsächlich von Interesse in biochemischen, molekularbiologischen und analytischen Laboratorien. Typische Anwendungen umfassen:
- Reagenz und Substrat in der Enzymologie (Polymerasen, Kinasen, Phosphatasen) und bei Studien zum Nukleotidstoffwechsel.
- Analytischer Standard für Massenspektrometrie- und chromatographische Analysen von Nukleotiden und Nukleotidmetaboliten.
- Referenzmaterial in Metabolomik- und biochemischen Profiling-Workflows.
Diese Anwendungen spiegeln die Rolle der Verbindung als zentrales Metabolit und standardisierter biochemischer Baustein wider.
Rolle in Synthesen oder Formulierungen
In synthetischen und präparativen Kontexten fungiert 5'-Thymidylic acid als Nukleotidmonomer oder Zwischenprodukt für enzymatische Einfügungen und den Aufbau von Oligonukleotiden in der Forschung. Es wird außerdem als Kalibrier- oder Qualitätskontrollsubstanz in Assays verwendet, die Nukleotid-Pools oder Enzymaktivitäten quantifizieren. Spezifische Formulierungsrezepte oder proprietäre Spezifikationen sind hier nicht angegeben.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Akute und berufliche Toxizität
Experimentell ermittelte akute Toxizitätswerte (z. B. LD50) liegen im aktuellen Datenkontext nicht vor. Die Substanz soll bei Kontakt Reizungen verursachen, was für viele niedermolekulare polare organische Verbindungen und anorganische Phosphate typisch ist. Es sind standardmäßige Arbeitsschutzmaßnahmen zu beachten: Einatmen von Staub, Haut- und Augenkontakt vermeiden; geeignete persönliche Schutzausrüstung (Handschuhe, Augenschutz, Laborkittel) und technische Schutzmaßnahmen (Absaugung, Staubbindung) beim Umgang mit Pulvern verwenden.
Lagerungs- und Handhabungshinweise
Als Feststoff sollte 5'-Thymidylic acid in einem dicht verschlossenen Behälter in einer trockenen Umgebung aufbewahrt werden, um Hydrolyse sowie Kontamination mit Nucleasen oder Feuchtigkeit zu minimieren. Für langfristige Stabilität ist es ratsam, das Material gekühlt zu lagern, vor wiederholten Einfrier-Tau-Zyklen sowie vor Einwirkung starker Säuren, Basen oder Oxidationsmittel zu schützen. Bei der Herstellung wässriger Lösungen für biochemische Anwendungen sollten nucleasefreie Verbrauchsmaterialien verwendet werden. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und gesetzliche Informationen sollten Anwender das produktspezifische Safety Data Sheet (SDS) und die geltenden lokalen Vorschriften konsultieren.
