BENZIMIDAZOL (C7H6N2): HISTORIE, STRUKTURA, VÝHODY, NEVÝHODY - CHEMIE - 2025

Benzimidazol je aromatický uhlovodík, jehož chemický název je 1 H-benzimidazol a jeho chemický vzorec C ₇ H ₆ N ₂. Jeho struktura zahrnuje spojení benzenového kruhu plus dusíkatého pentagonálního kruhu zvaného imidazol.

Benzimidazol je považován za heterocyklickou sloučeninu, protože má ve svých kruzích dva atomy, které patří do různých skupin. Mnoho léčiv je odvozeno od benzimidazolu zaměřeného na ošetření parazitů (anthelmintik), bakterií (baktericid) a hub (fungicidů), které lze použít na zvířata, rostliny a lidi.

Chemická struktura benzimidazolu. Zdroj: Původním uploaderem byl Cacycle na anglické Wikipedii.

Benzimidazol byl také objeven další vlastnosti, jako je jeho fotodetektor a protonová vodivost ve slunečních buňkách, ve srovnání s 2,2'-bipyridinem díky svým optoelektronickým vlastnostem.

Deriváty benzimidazolu se dělí na methylkarbamáty, triazoly, halogenované triazoly a probenzimidazoly.

V zemědělství jsou některé látky odvozené od benzimidazolu široce používány, aby se zabránilo poškození ovoce během přepravy. Patří mezi ně karbendazol, Bavistin a Thiabendazol.

Na druhé straně kromě anthelmintik, antimikrobiálních látek, antimykotik a herbicidů existuje v současné době nesčetné množství léčiv, která ve své struktuře obsahují jádro benzimidazolu.

Mezi léky vynikají: protinádorové látky, inhibitory protonové pumpy, antioxidanty, antivirotika, protizánětlivé látky, antikoagulancia, imunomodulátory, antihypertenziva, antidiabetika, hormonální modulátory, stimulanty CNS, látky snižující hladinu lipidů nebo modulátory.

Historie benzimidazolu

Benzimidazol byl nejprve syntetizován mezi lety 1872 až 1878, nejprve Hoebreckerem a poté Ladenbergem a Wundtem. O osmdesát let později byla objevena jeho potenciální hodnota jako anthelmintika.

Thiabendazol byl prvním objeveným antiparazitickým derivátem odvozeným od benzimidazolu, který byl syntetizován a uveden na trh v roce 1961 v laboratořích Merck Sharp a Dohme.

Rychle si uvědomili, že tato sloučenina má velmi krátký poločas, a proto byla její struktura modifikována za vzniku 5-amino thiabendazolu a cambendazolu, který vykazoval mírně delší poločas.

Následně Smith Kline a francouzské laboratoře podporovaly vývoj nových benzimidazolových derivátů a zlepšovaly anthelmintické vlastnosti jejich předchůdců. Za tímto účelem eliminovali thiazolový kruh umístěný v poloze 2 a začlenili thiokarbamátovou nebo karbamátovou skupinu.

Odtud se rodí albendazol, mebendazol, flubendazol a mnoho dalších.

Struktura

Je tvořen benzenovým kruhem plus imidazolovým kruhem. Posledně jmenovaný je dusíkatý pětiúhelníkový kruh.

Atomy benzimidazolové struktury jsou uvedeny proti směru hodinových ručiček, počínaje atomem dusíku imidazolové molekuly a končícím u posledního uhlíku benzenového kruhu. (Viz obrázek na začátku článku).

Benzimidazol je charakterizován jako krystalický nebo bělavý prášek, který je špatně rozpustný ve vodě.

Klasifikace derivátů benzimidazolu

Metylkarbamáty

Zahrnuje následující sloučeniny: albendazol, mebendazol, oxfendazol, flubendazol, ricobendazol, oxibendazol, febendazol, parbendazol, cyklobendazol a lobendazol.

Triazoly

Mezi thiazoly patří: thiabendazol a cambendazol.

Halogenované triazoly

Jako zástupce této kategorie lze uvést triclabendazol.

Probenzimidazoly

V této skupině jsou: Netobimin, Thiofanát, Febantel.

Asociace

Vazba benzimidazolu s jinými látkami může zlepšit spektrum účinku. Příklad:

Diethylkarbamazin plus benzimidazol: zlepšuje jeho funkci proti filaciálním larvám.

Praziquantel plus pyrantel pamoát plus benzimidazol: rozšiřuje spektrum proti cestodům.

Niclosamid plus benzimidazol: (benzimidazol plus closantel) zvyšuje účinek proti trematodes.

Triclabendazol plus levamisol: zlepšuje účinek proti motýlům a hlístům.

Existují i ​​jiné kombinace, jako je spojení benzimidazolového jádra s triazinem za vzniku protinádorových a antimalariálních sloučenin. Příklad 1,3,5-triazino benzimidazol-2-amin.

Různá léčiva, která obsahují strukturu benzimidazolu. Zdroj: Ibrahim Alaqeel S. Syntetické přístupy k benzimidazolům z o-fenylenediaminu: přehled literatury, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. K dispozici na adrese: reader.elsevier.com/

Vlastnosti benzimidazolových derivátů

Antibakteriální vlastnost

Toto není jedna z nejvýznamnějších funkcí této sloučeniny, nicméně se říká, že některé z jejích derivátů mohou ovlivnit malou skupinu bakterií, mezi nimi je Mycobacterium tuberculosis.

Konkrétně bylo s touto bází syntetizováno více než 139 sloučenin, kde 8 vykazovalo silnou aktivitu proti původci tuberkulózy, jako jsou benzimidazolové N-oxidy (2,5,7-benzimidazol).

Anthelmintická vlastnost

V tomto smyslu je jednou z nejčastějších parazitóz parazitóza produkovaná Ascaris lumbricoides. Tento střevní parazit může být léčen albendazolem, derivátem benzimidazolu, který pracuje tak, že minimalizuje ATP helmintů, což způsobuje imobilitu a smrt parazita.

Mebendazol lze také zmínit, další derivát této sloučeniny, který významně paralyzuje absorpci glukózy a dalších živin ve střevě parazita, čímž vytváří biochemickou nerovnováhu.

Tento lék se nevratně váže na ß podjednotku tubulinu, ovlivňuje mikrotubuly a mikrofilamenty, což způsobuje imobilitu a smrt parazita.

Většina anthelmintik odvozených od benzimidazolu je účinná proti helmintům, cestodám a trematodám.

Fungicidní vlastnost na rostlinách (herbicid)

1 H-benzimidazol, 4,5-dichlor-2- (trifluormethyl) je herbicid běžně používaný k léčbě chorob na úrovni rostlin.

Onemocnění na úrovni rostlin je téměř vždy způsobeno houbami, a proto je antimykotika velmi důležitá, pokud jde o herbicidy. Příkladem je benomyl nebo benlate, který má kromě antimykotického účinku na houby napadající určité rostliny také akaricidní a nematicidní účinek.

Herbicidy jsou absorbovány listy a kořeny rostlin a snižují plísňové infekce, které běžně napadají velké plodiny obilovin, zeleniny, ovoce a okrasných rostlin.

Tyto produkty mohou působit preventivně (zabraňují onemocněním rostlin) nebo léčebným (eliminují již nainstalovanou houbu).

Mezi herbicidy odvozené od benzimidazolu, které lze zmínit, patří: thiabendazol, parbendazol, helmthiophan a karbendazim.

Optoelektronické vlastnosti

V tomto smyslu někteří vědci popsali, že benzimidazol má optoelektronické vlastnosti velmi podobné vlastnostem sloučeniny zvané 2,2'-bipyridin.

Další vlastnosti

Kromě již popsaných vlastností bylo objeveno, že benzimidazol má schopnost inhibovat enzym topoisomerázu I. Tento enzym je nezbytný v procesech replikace, transkripce a rekombinace DNA, protože je zodpovědný za navíjení, odvíjení nebo supercoiling DNA šroubovice.

Některé antibakteriální látky proto inhibují tento enzym. Také některá protirakovinová činidla působí na této úrovni a vyvolávají apoptickou odpověď (buněčná smrt).

Na druhé straně někteří vědci vytvořili nové sklo s využitím organických látek, jako je benzimidazol, imidazol plus kov (zinek). Toto sklo je pružnější než sklo vyrobené z oxidu křemičitého.

Výhody a nevýhody benzimidazolových derivátů

Výhoda

Tyto léky mají výhodu v tom, že jsou levné, široké spektrum a většina z nich je účinná při ničení larev, vajec a červů dospělých. To znamená, že působí ve všech fázích života parazita. Nejsou mutagenní ani karcinogenní. Mají nízkou toxicitu pro hostitele.

Některé z jejích derivátů se nepoužívají pouze k ošetření společenských nebo chovných zvířat nebo k ošetření rostlin, ale jsou také užitečné pro odčervování lidí, jako jsou: albendazol, triclabendazol, mebendazol a thiabendazol.

Nevýhody

Mezi jeho nevýhody patří nízká rozpustnost ve vodě, což znemožňuje dobrou absorpci na gastrointestinální úrovni hostitele.

Jako nepříznivé účinky na hostitele je známo, že mohou vyvolat mírnou hepatotoxicitu, změny v brzlíku a slezině. U psů může snížit koncentraci červených krvinek a hematokritu.

Na druhé straně existuje schopnost parazitů vytvořit odpor.

Zvýšená rezistence byla pozorována u parazitů ovlivňujících přežvýkavce a strongyloidů ovlivňujících koně.

Zdá se, že mechanismus rezistence je zapojen do mutace tubulinového genu, ve kterém dochází ke změně z jedné aminokyseliny na jinou (fenylalanin pro tyrosin v poloze 167 0 200 ß podjednotky tubulinu), přičemž se mění afinita sloučeniny pro tuto strukturu.

Další nevýhodou, která se vyskytuje v malé skupině benzimidazolových derivátů, je teratogenní vlastnost, která v hostiteli způsobuje kostní, oční a viscerální malformace.

Proto jsou některé z nich kontraindikovány u těhotných žen a dětí mladších než 1 rok.

Na ekosystémové úrovni působí nejen proti houbám a parazitům, působí také na diptera, vodní organismy a annelidy.

Reference

1. "Benzimidazol." Wikipedia, encyklopedie zdarma. 30. srpna 2019, 07:09 UTC. 2. prosince 2019, 21:31
2. Nj zdraví New Jersey ministerstvo zdraví. Informační přehled o nebezpečných látkách (benzimidazol). K dispozici na adrese: nj.gov/health
3. Ninán, Oscar, Chareyron, Robert, Figuereido, Oscar a Santiago, Julio. (2006). Tekuté krystaly benzimidazolových derivátů. Journal of Peruvian Chemical Society, 72 (4), 178-186. K dispozici na adrese: scielo.org.
4. Márquez A. Anthelmintická aktivita benzimidazolových derivátů na Hymenolepis nana a Toxocara canis. Bakalářská práce se kvalifikovat pro doktorát chemobiologických věd. Národní polytechnický institut. Národní škola biologických věd. Mexiko. 2008. K dispozici na adrese:esis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal Y, Silakari O. Terapeutická cesta benzimidazolů: přehled. Bioorg Med Chem. 2012; 20 (21): 6208-36. K dispozici na adrese: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. Syntetické přístupy k benzimidazolům z o-fenylendiaminu: přehled literatury, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. K dispozici na adrese: reader.elsevier.com/