BENZIMIDAZOL (C7H6N2): ZGODOVINA, STRUKTURA, PREDNOSTI, SLABOSTI - KEMIJA - 2025

Benzimidazol je aromatski ogljikovodik, katerega kemijsko ime je 1- H-benzimidazola in njegovo kemijsko formulo C ₇ H ₆ N ₂ . Njegova struktura obsega združenje benzenega obroča in dušikov peterokotni obroč, imenovan imidazol.

Benzimidazol naj bi bil heterociklična spojina, saj ima v svojih obročih dva atoma, ki spadata v različne skupine. Mnoga zdravila izvirajo iz benzimidazola, namenjenega zdravljenju parazitov (anthelmintik), bakterij (baktericid) in gliv (fungicid), ki jih je mogoče uporabiti na živalih, rastlinah in ljudeh.

Kemična zgradba benzimidazola. Vir: Prvotni pošiljatelj je bil Cacycle v angleški Wikipediji.

Za benzimidazol so bile odkrite tudi druge lastnosti, kot sta njegov fotodetektor in protonska prevodnost v sončnih celicah, v primerjavi z 2,2'-bipiridinom zaradi njegovih optoelektronskih lastnosti.

Derivati ​​benzimidazola so razvrščeni v metilkarbamate, triazole, halogenirane triazole in probenzimidazole.

V kmetijstvu se nekatere snovi, pridobljene iz benzimidazola, pogosto uporabljajo za preprečevanje propadanja plodov med prevozom. Sem spadajo karbendazol, bavistin in tiabendazol.

Po drugi strani pa poleg anthelmintikov, protimikrobnih zdravil, protiglivičnih zdravil in herbicidov trenutno obstaja še ogromno zdravil, ki v svoji strukturi vsebujejo jedro benzimidazola.

Med zdravili izstopajo: antikancer, zaviralci protonske črpalke, antioksidanti, antivirusi, protivnetna zdravila, antikoagulanti, imunomodulatorji, antihipertenzivi, antidiabetiki, hormonski modulatorji, stimulansi CNS, sredstva za zniževanje nivoja lipidov ali modulatorji.

Zgodovina benzimidazola

Benzimidazol je bil prvič sintetiziran med leti 1872 do 1878, najprej Hoebrecker, nato pa Ladenberg in Wundt. Osemdeset let pozneje je bila odkrita njegova potencialna vrednost anthelmintika.

Tiabendazol je bil prvi odkriti protiparazitik, pridobljen z benzimidazolom, ki so ga leta 1961 sintetizirali in tržili laboratoriji Merck Sharp in Dohme.

Hitro so ugotovili, da ima ta spojina zelo kratek razpolovni čas, zato je bila njena struktura spremenjena, kar je povzročilo 5-amino tiabendazol in kambendazol, kar je pokazalo nekoliko daljši razpolovni čas.

Nato so Smith Kline in francoski laboratoriji spodbujali razvoj novih derivatov benzimidazola, ki so izboljšali anthelmintične lastnosti svojih predhodnikov. Da bi to naredili, so odstranili tiazolni obroč, ki se nahaja v položaju 2, in vključili tiokarbamate ali karbamate.

Od tam se rodijo albendazol, mebendazol, flubendazol in mnogi drugi.

Struktura

Sestavljen je iz benzenega obroča in imidazolnega obroča. Slednji je dušikov peterokotni obroč.

Atomi strukture benzimidazola so navedeni v nasprotni smeri urinega kazalca, ki se začne pri dušiku molekule imidazola in konča na zadnjem ogljiku benzenovega obroča. (Glej sliko na začetku članka).

Za benzimidazol je značilno, da je kristalni ali belkasti prah, ki je v vodi slabo topen.

Razvrstitev derivatov benzimidazola

Metil karbamati

Vključuje naslednje spojine: albendazol, mebendazol, oksfendazol, flubendazol, rikobendazol, oksibendazol, febendazol, parbendazol, ciklobendazol in lobendazol.

Triazole

Med tiazole spadajo: tiabendazol in kambendazol.

Halogenirani triazoli

Kot predstavnik te kategorije lahko omenimo triklabendazol.

Probenzimidazoli

V tej skupini so: Netobimin, tiofanat, Febantel.

Združenja

Vezava benzimidazola z drugimi snovmi lahko izboljša spekter delovanja. Primer:

Dietilkarbamazin plus benzimidazol: izboljšuje njegovo delovanje proti filarnim ličinkam.

Praziquantel plus pyrantel pamoate plus benzimidazol: širi spekter proti cestodam.

Niclosamid plus benzimidazol: (benzimidazol plus closantel) izboljša učinek proti trematodam.

Triklabendazol plus levamisol: izboljša učinek proti kosmičem in ogorčicam.

Obstajajo tudi druge kombinacije, kot je združitev jedra benzimidazola s triazinom, da nastanejo protirakave in antimalarične spojine. Primer 1,3,5-triazino benzimidazol-2-amin.

Različna zdravila, ki vsebujejo strukturo benzimidazola. Vir: Ibrahim Alaqeel S. Sintetični pristopi k benzimidazolom iz o-fenilendiamina: Pregled literature, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. Na voljo v: bralec.elsevier.com/

Lastnosti derivatov benzimidazola

Antibakterijska lastnost

To ni ena najbolj izjemnih funkcij te spojine, vendar pa naj bi nekateri njeni derivati ​​vplivali na majhno skupino bakterij, med njimi je Mycobacterium tuberculosis.

Zlasti je bilo s to bazo sintetiziranih več kot 139 spojin, kjer je 8 pokazalo močno delovanje proti povzročitelju tuberkuloze, kot so N-oksidi benzimidazolov (2,5,7-benzimidazol).

Anthelmintska lastnost

V tem smislu je ena najpogostejših parazitoz tista, ki jo proizvaja Ascaris lumbricoides. Ta črevesni zajedavec lahko zdravimo z albendazolom, derivatom benzimidazola, ki deluje tako, da minimizira ATP helminta, povzroči nepremičnost in smrt zajedavca.

Omenimo lahko tudi mebendazol, še en derivat te spojine, ki bistveno paralizira absorpcijo glukoze in drugih hranilnih snovi v črevesju črevesja parazita, kar ustvarja biokemično neravnovesje.

To zdravilo se nepovratno veže na ß podenoto tubulina, pri čemer vpliva na mikrotubule in mikrofilamente, kar povzroči neskladnost in smrt parazitov.

Večina anthelmintikov, ki izhajajo iz benzimidazola, je aktivna proti helminthom, cestodam in trematodam.

Gljivična lastnost rastlin (herbicid)

1- H-Benzimidazol, 4,5-dikloro 2- (trifluorometil) je herbicid, ki se običajno uporablja za zdravljenje bolezni na rastlinski ravni.

Bolezen na rastlinski ravni skoraj vedno povzročajo glive, zato je protiglivična lastnost zelo pomembna, kadar gre za herbicide. Primer je benomil ali benlat, ki ima poleg protiglivičnega učinka na glive, ki napadajo nekatere rastline, tudi akaricidno in nematično.

Herbicide absorbirajo listi in korenine rastlin ter zmanjšujejo glivične okužbe, ki pogosto napadajo velike pridelke žit, zelenjave, sadja in okrasnih rastlin.

Ti izdelki lahko delujejo preventivno (preprečujejo, da bi rastline zbolele) ali kurativno (odstranijo že nameščene glive).

Med herbicidi, pridobljeni iz benzimidazola, ki jih lahko omenimo, so: tiabendazol, parbendazol, helmtiofan in karbendazim.

Optoelektronske lastnosti

V tem smislu so nekateri raziskovalci opisali, da ima benzimidazol optoelektronske lastnosti, zelo podobne lastnosti spojine, imenovane 2,2'-bipiridin.

Druge lastnosti

Poleg že opisanih lastnosti je bilo ugotovljeno, da ima benzimidazol lastnost, da zavira encim topoizomerazo I. Ta encim je nujen pri procesih podvajanja, prepisovanja in rekombinacije DNA, saj je odgovoren za navijanje, odvijanje ali prekrivanje DNA vijačnica.

Zato nekatera antibakterijska zdravila delujejo z zaviranjem tega encima. Na tej ravni delujejo tudi nekatera sredstva proti raku, kar povzroči apoptotični odziv (celična smrt).

Po drugi strani so nekateri raziskovalci ustvarili nov kozarec z uporabo organskih snovi, kot so benzimidazol, imidazol plus kovina (cink). Ta kozarec je prožnejši od stekla iz kremena.

Prednosti in slabosti derivatov benzimidazola

Prednost

Prednost teh zdravil je, da so poceni, širokega spektra in so najbolj učinkovita pri usmrtitvi ličink, jajčec in odraslih črvov. To pomeni, da delujejo v vseh fazah življenja parazita. Niso mutageni, niti niso rakotvorni. Imajo majhno strupenost za gostitelja.

Nekateri njeni derivati ​​se ne uporabljajo samo za zdravljenje spremljevalcev ali plemenskih živali ali za zdravljenje rastlin, temveč so uporabni tudi za razvrednotenje ljudi, kot so: albendazol, triklabendazol, mebendazol in tiabendazol.

Slabosti

Med pomanjkljivostmi je njegova nizka topnost v vodi, kar onemogoča dobro absorpcijo gostitelja na prebavilih.

Kot škodljivi učinki na gostitelja je znano, da lahko povzročijo blago hepatotoksičnost, spremembe v timusu in vranici. Pri psih lahko zniža koncentracijo rdečih krvnih celic in hematokrita.

Po drugi strani je sposobnost parazitov, da ustvarijo odpornost.

Povečana odpornost je bila opažena pri zajedavcih, ki vplivajo na prežvekovalce, in strongiloidih, ki vplivajo na konje.

Zdi se, da mehanizem odpornosti sodeluje pri mutaciji gena tubulina, pri katerem pride do prehoda iz ene aminokisline v drugo (fenilalanin za tirozin na položaju 167 0 200 ß podenote tubulina), kar spremeni pripadnost spojine za ta struktura.

Druga pomanjkljivost, ki se pojavi pri majhni skupini derivatov benzimidazola, je teratogena lastnost, ki povzroča kostne, očesne in visceralne nepravilnosti pri gostitelju.

Zato so nekatere od njih kontraindicirane pri nosečnicah in otrocih, mlajših od 1 leta.

Na ravni ekosistema deluje ne le proti glivam in zajedavcem, ampak deluje tudi na potapljače, vodne organizme in koprive.

Reference

1. "Benzimidazol." Wikipedija, prosta enciklopedija. 30. avgust 2019, 07:09 UTC 2. december 2019, 21:31
2. Nj Health New Jersey Ministrstvo za zdravje. Opis o nevarnih snoveh (benzimidazol). Dostopno na: nj.gov/health
3. Ninán, Oscar, Chareyron, Robert, Figuereido, Oscar in Santiago, Julio. (2006). Bencidazazolni derivati ​​tekoči kristali. Časopis Perujskega kemijskega društva, 72 (4), 178–186. Dostopno na: scielo.org.
4. Márquez A. Anthelmintično delovanje derivatov benzimidazola na Hymenolepis nana in Toxocara canis. Dodiplomsko delo za pridobitev naziva doktor kemobioloških znanosti. Nacionalni politehnični inštitut. Nacionalna šola bioloških znanosti. Mehika. 2008. Dostopno na: thesis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal Y, Silakari O. Terapevtsko potovanje benzimidazolov: pregled. Bioorg Med Chem. 2012; 20 (21): 6208-36. Dostopno na: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. Sintetični pristopi k benzimidazolom iz o-fenilendiamina: pregled literature, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. Na voljo v: bralec.elsevier.com/