尿嘧啶分子结构及仿真模型

尿嘧啶的分子结构式如左下图。应用X射线衍射分析法已证明了各种嘌呤和嘧啶的三维空间结构。嘌呤和嘧啶环很接近平面，但稍有挠折。

1、3-位氮原子的未共用电子对参与环状共轭，氮-氢键的电子云可极化性降低，使3-位氮原子上的氢易以氢离子形式离去，1-位氮原子上的氢易于反应（在核酸中，1-位氮上氢与糖中1-位羟基缩合失水形成核糖）。在水溶液中，尿嘧啶的离解平衡关系如下中图。

由以上特征及轨道杂化理论，氧原子、两个环上的氮原子及四个碳原子都采用SP2杂化，形成八原子十电子的离域大π键的平面结构。稍有挠折是因为碳氮原子电负性不同，环上键长稍有区别，以及热运动引起的平面变形。用原子仿真模型拚装如下右图。