嘧啶和各种取代的嘧啶有多种方法合成。例如，巴比妥酸(2，4，6-三羟基嘧啶)可由脲与丙二酸二乙酯在醇钠的作用下缩合而成。巴比妥酸与磷酰氯一起加热，得2，4，6-三氯嘧啶，它与甲醇钠反应，又可得三甲氧基嘧啶。氯代嘧啶与氨或一级、二级胺反应，生成相应的氨基嘧啶。
嘧啶的衍生物胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶，是核酸和脱氧核酸的组成部分，维生素B1分子中的嘧啶部分是4-氨基-2-甲基-5-嘧啶甲基的基团。许多口服的长效磺胺药是嘧啶及其异构体的衍生物。
将2,4-二氯嘧啶在钯、氧化镁和活性炭存在下经还原反应制取。
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