BENZIMIDAZOL (C7H6N2): HISTORIA, STRUKTURA, ZALETY, WADY - CHEMIA - 2026

Benzimidazolu oznacza aromatyczny węglowodór, którego nazwą chemiczną jest 1 H-benzimidazolu i jego Wzór chemiczny C ₇ H ₆ N ₂ . Jego struktura składa się z połączenia pierścienia benzenowego i pięciokątnego pierścienia azotowego zwanego imidazolem.

Uważa się, że benzimidazol jest związkiem heterocyklicznym, ponieważ ma dwa atomy w swoich pierścieniach, które należą do różnych grup. Wiele leków pochodzi z benzimidazolu, które są przeznaczone do zwalczania pasożytów (środki przeciwrobacze), bakterie (środki bakteriobójcze) i grzyby (środki grzybobójcze), które można stosować u zwierząt, roślin i ludzi.

Struktura chemiczna benzimidazolu. Źródło: Pierwszym przesyłającym był Cacycle z angielskiej Wikipedii.

Odkryto także inne właściwości benzimidazolu, takie jak fotodetektor i zdolność przewodzenia protonów w ogniwach słonecznych, w porównaniu z 2,2'-bipirydyną ze względu na jej właściwości optoelektroniczne.

Pochodne benzimidazolu dzieli się na karbaminiany metylu, triazole, chlorowcowane triazole i probenzimidazole.

W rolnictwie niektóre substancje pochodzące z benzimidazolu są szeroko stosowane w celu zapobiegania psuciu się owoców podczas transportu. Należą do nich Carbendazol, Bavistin i Thiabendazol.

Z drugiej strony, oprócz środków przeciwrobaczych, przeciwdrobnoustrojowych, przeciwgrzybiczych i herbicydów, istnieje obecnie nieskończona liczba leków zawierających w swojej strukturze jądro benzimidazolu.

Wśród leków wyróżniają się m.in. leki przeciwnowotworowe, inhibitory pompy protonowej, przeciwutleniacze, leki przeciwwirusowe, przeciwzapalne, przeciwzakrzepowe, immunomodulatory, leki przeciwnadciśnieniowe, przeciwcukrzycowe, modulatory hormonalne, stymulanty ośrodkowego układu nerwowego, obniżające poziom lipidów lub modulatory.

Historia benzimidazolu

Benzimidazol został po raz pierwszy zsyntetyzowany w latach 1872–1878, najpierw przez Hoebreckera, a następnie przez Ladenberga i Wundta. Osiemdziesiąt lat później odkryto jego potencjalną wartość jako środka przeciwrobaczego.

Tiabendazol był pierwszym odkrytym środkiem przeciwpasożytniczym pochodzącym z benzimidazolu, który został zsyntetyzowany i wprowadzony na rynek w 1961 roku przez laboratoria Merck Sharp and Dohme.

Szybko zdali sobie sprawę, że związek ten ma bardzo krótki okres półtrwania, w związku z czym jego struktura została zmodyfikowana tworząc 5-aminotiabendazol i kambendazol, które wykazywały nieco dłuższy okres półtrwania.

Następnie laboratoria Smith Kline i francuskie promowały rozwój nowych pochodnych benzimidazolu, poprawiających właściwości przeciwrobacze swoich poprzedników. Aby to zrobić, wyeliminowali pierścień tiazolowy znajdujący się w pozycji 2 i włączyli grupę tiokarbaminianową lub karbaminianową.

Stamtąd rodzi się albendazol, mebendazol, flubendazol i wiele innych.

Struktura

Składa się z pierścienia benzenowego i pierścienia imidazolowego. Ten ostatni jest azotowym pięciokątnym pierścieniem.

Atomy struktury benzimidazolu są wymienione przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, zaczynając od azotu cząsteczki imidazolu i kończąc na ostatnim atomie węgla pierścienia benzenowego. (Zobacz zdjęcie na początku artykułu).

Benzimidazol jest krystalicznym lub białawym proszkiem, który jest słabo rozpuszczalny w wodzie.

Klasyfikacja pochodnych benzimidazolu

Karbaminiany metylu

Obejmuje następujące związki: albendazol, mebendazol, oksfendazol, flubendazol, rikobendazol, oksybendazol, febendazol, parbendazol, cyklobendazol i lobendazol.

Triazole

Do tiazoli należą: tiabendazol i kambendazol.

Chlorowcowane triazole

Jako przedstawiciela tej kategorii można wymienić triklabendazol.

Probenzimidazoles

W tej grupie znajdują się: Netobimin, Thiophanate, Febantel.

Wspomnienia

Wiązanie benzimidazolu z innymi substancjami może poprawić spektrum działania. Przykład:

Dietylokarbamazyna plus benzimidazol: poprawia jego działanie wobec larw filarycznych.

Praziquantel plus embonian pyrantel plus benzimidazol: poszerza spektrum przeciwko tasiemcom.

Niklosamid plus benzimidazol: (benzimidazol plus klozantel) poprawiają działanie przeciw przywr.

Triklabendazol plus lewamizol: poprawia działanie przeciw przywrom i nicieniom.

Istnieją inne kombinacje, takie jak połączenie jądra benzimidazolu z triazyną w celu utworzenia związków przeciwnowotworowych i przeciwmalarycznych. Przykład 1,3,5-triazyno-benzimidazolo-2-amina.

Różne leki zawierające strukturę benzimidazolu. Źródło: Ibrahim Alaqeel S. Syntetyczne podejścia do benzimidazoli z o-fenylenodiaminy: przegląd literatury, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229–237. Dostępne w: reader.elsevier.com/

Właściwości pochodnych benzimidazolu

Właściwości antybakteryjne

Nie jest to jedna z najważniejszych funkcji tego związku, jednak mówi się, że niektóre jego pochodne mogą oddziaływać na niewielką grupę bakterii, wśród nich jest Mycobacterium tuberculosis.

W tym konkretnym przypadku zsyntetyzowano ponad 139 związków z tą zasadą, z których 8 wykazało silne działanie na czynnik wywołujący gruźlicę, takie jak N-tlenki benzimidazoli (2,5,7-benzimidazol).

Właściwości przeciwrobacze

W tym sensie jedną z najczęstszych parazytoz jest ta wywoływana przez Ascaris lumbricoides. Tego pasożyta jelitowego można leczyć albendazolem, pochodną benzimidazolu, która działa poprzez minimalizację ATP robaka pasożytniczego, powodując unieruchomienie i śmierć pasożyta.

Można również wspomnieć o mebendazolu, innej pochodnej tego związku, która w znaczący sposób paraliżuje wchłanianie glukozy i innych składników odżywczych w jelicie pasożyta, tworząc zaburzenie równowagi biochemicznej.

Lek ten nieodwracalnie wiąże się z podjednostką ß tubuliny, wpływając na mikrotubule i mikrofilamenty, co powoduje unieruchomienie i śmierć pasożyta.

Większość pochodnych benzimidazolu przeciw robakom działa przeciwko robakom, tasiemcom i przywrom.

Właściwości grzybobójcze na roślinach (herbicyd)

1- H-Benzimidazol, 4,5-dichloro 2- (trifluorometyl) jest herbicydem powszechnie stosowanym w leczeniu chorób na poziomie roślin.

Choroby na poziomie roślin są prawie zawsze wywoływane przez grzyby, dlatego właściwości przeciwgrzybicze są bardzo ważne w przypadku herbicydów. Przykładem jest benomyl lub benlat, który oprócz działania przeciwgrzybiczego na grzyby atakujące niektóre rośliny, ma również działanie roztoczobójcze i nicieniobójcze.

Herbicydy są wchłaniane przez liście i korzenie roślin i zmniejszają infekcje grzybicze, które często atakują duże zbiory zbóż, warzyw, owoców i roślin ozdobnych.

Produkty te mogą działać profilaktycznie (zapobiegać chorobie roślin) lub leczniczo (eliminować już zainstalowany grzyb).

Wśród herbicydów pochodnych benzimidazolu można wymienić: tiabendazol, parbendazol, helmtiofan i karbendazym.

Właściwości optoelektroniczne

W tym sensie niektórzy badacze opisali, że benzimidazol ma właściwości optoelektroniczne bardzo podobne do właściwości związku o nazwie 2,2′-bipirydyna.

Inne właściwości

Oprócz właściwości już opisanych, odkryto, że benzimidazol ma właściwość hamowania enzymu topoizomerazy I. Enzym ten jest niezbędny w procesach replikacji, transkrypcji i rekombinacji DNA, ponieważ odpowiada za nawijanie, rozwijanie lub superskręcenie Helisa DNA.

Dlatego niektóre środki przeciwbakteryjne działają poprzez hamowanie tego enzymu. Na tym poziomie działają również niektóre środki przeciwnowotworowe, wywołujące odpowiedź apoptotyczną (śmierć komórki).

Z drugiej strony, niektórzy badacze stworzyli nowe szkło, używając substancji organicznych, takich jak benzimidazol, imidazol oraz metal (cynk). To szkło jest bardziej elastyczne niż szkło krzemionkowe.

Zalety i wady pochodnych benzimidazolu

Korzyść

Leki te mają tę zaletę, że są niedrogie, mają szerokie spektrum działania i większość z nich jest skuteczna w zabijaniu larw, jaj i dorosłych robaków. Oznacza to, że działają we wszystkich fazach życia pasożyta. Nie są mutagenne ani rakotwórcze. Mają niską toksyczność dla żywiciela.

Niektóre z jego pochodnych są stosowane nie tylko w leczeniu zwierząt towarzyszących lub hodowlanych czy do leczenia roślin, ale są również przydatne do odrobaczania ludzi, np .: albendazol, triklabendazol, mebendazol i tiabendazol.

Niedogodności

Jedną z jego wad jest mała rozpuszczalność w wodzie, co uniemożliwia dobre wchłanianie na poziomie żołądkowo-jelitowym żywiciela.

Wiadomo, że jako działania niepożądane u żywiciela mogą wywoływać łagodną hepatotoksyczność, zmiany w grasicy i śledzionie. U psów może obniżać stężenie czerwonych krwinek i hematokryt.

Z drugiej strony istnieje zdolność pasożytów do tworzenia odporności.

Zaobserwowano zwiększoną odporność pasożytów, które atakują przeżuwacze i Strongyloides, które atakują konie.

Wydaje się, że mechanizm oporności jest związany z mutacją genu tubuliny, w której następuje zmiana z jednego aminokwasu na inny (fenyloalanina zamiast tyrozyny w pozycji 167 0 200 podjednostki ß tubuliny), zmieniając powinowactwo związku do tę strukturę.

Inną wadą występującą w niewielkiej grupie pochodnych benzimidazolu jest działanie teratogenne, powodujące wady rozwojowe kości, oczu i trzewi u żywiciela.

Dlatego niektóre z nich są przeciwwskazane u kobiet w ciąży i dzieci poniżej 1 roku życia.

Na poziomie ekosystemu działa nie tylko na grzyby i pasożyty, ale także na muchówki, organizmy wodne i pierścienice.

Bibliografia

1. „Benzimidazol”. Wikipedia, wolna encyklopedia. 30 sierpnia 2019, 07:09 UTC. 2 grudnia 2019, 21:31
2. Nj Health Departament Zdrowia stanu New Jersey. Arkusz informacyjny o substancjach niebezpiecznych (benzimidazol). Dostępne pod adresem: nj.gov/health
3. Ninán, Oscar, Chareyron, Robert, Figuereido, Oscar i Santiago, Julio. (2006). Ciekłe kryształy pochodnych benzimidazolu. Journal of the Peruvian Chemical Society, 72 (4), 178-186. Dostępne pod adresem: scielo.org.
4. Márquez A. Działanie przeciwrobacze pochodnych benzimidazolu na Hymenolepis nana i Toxocara canis. Praca licencjacka prowadząca do uzyskania stopnia doktora nauk chemobiologicznych. Narodowy Instytut Politechniczny. National School of Biological Sciences. Meksyk. 2008. Dostępne pod adresem: thesis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal Y, Silakari O. Terapeutyczna podróż benzimidazoli: przegląd. Bioorg Med Chem.2012; 20 (21): 6208–36. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. Synthetic podejść do benzimidazoli z o-fenylenodiaminy: przegląd literatury, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229–237. Dostępne w: reader.elsevier.com/