BENZIMIDAZOLS (C7H6N2): VĒSTURE, STRUKTŪRA, PRIEKŠROCĪBAS, TRŪKUMI - ĶĪMIJA - 2024

Benzimidazole ir aromātiskais ogļūdeņradis, kura ķīmiskais nosaukums ir 1- H-benzimidazola un tā ķīmiskā formula C ₇ H ₆ N ₂ . Tās struktūra sastāv no benzola gredzena un slāpekļa piecstūra gredzena, ko sauc par imidazolu.

Tiek teikts, ka benzimidazols ir heterociklisks savienojums, jo tā gredzenos ir divi atomi, kas pieder dažādām grupām. Daudzas zāles tiek atvasinātas no benzimidazola, kuru mērķis ir ārstēt parazītus (antihelmintiskos līdzekļus), baktērijas (baktericīds) un sēnītes (fungicīds), kuras var lietot dzīvniekiem, augiem un cilvēkiem.

Benzimidazola ķīmiskā struktūra. Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Cacycle angļu Vikipēdijā.

Benzimidazolam ir atklātas arī citas īpašības, piemēram, tā fotodetektora un protonu vadīšanas spēja saules baterijās, salīdzinot ar 2,2′-bipiridīnu tā optoelektronisko īpašību dēļ.

Benzimidazola atvasinājumus klasificē metilkarbamātos, triazolos, halogenētos triazolos un probenzimidazolos.

Lauksaimniecībā plaši izmanto dažas no benzimidazola iegūtas vielas, lai novērstu augļu pasliktināšanos pārvadāšanas laikā. Tajos ietilpst karbendazols, Bavistins un tiabendazols.

No otras puses, papildus antihelmintiskiem līdzekļiem, pretmikrobu līdzekļiem, pretsēnīšu līdzekļiem un herbicīdiem šobrīd ir neskaitāmas zāles, kuru struktūrā ir benzimidazola kodols.

Starp narkotikām izceļas: pretvēža, protonu sūkņa inhibitori, antioksidanti, pretvīrusu līdzekļi, pretiekaisuma līdzekļi, antikoagulanti, imūnmodulatori, antihipertensīvie līdzekļi, antidiabētiskie līdzekļi, hormonālie modulatori, CNS stimulatori, lipīdu līmeņa nomācēji vai modulatori.

Benzimidazola vēsture

Benzimidazolu vispirms sintezēja no 1872. līdz 1878. gadam, vispirms Hoebrekers, pēc tam - Ladenbergs un Vunds. Astoņdesmit gadus vēlāk tika atklāta tā kā anthelmintisko līdzekļu potenciālā vērtība.

Tiabendazols bija pirmais no benzimidazola atvasinātajiem pretparazītu līdzekļiem, ko 1961. gadā sintezēja un pārdeva Merck Sharp un Dohme laboratorijās.

Viņi ātri saprata, ka šī savienojuma pussabrukšanas periods ir ļoti īss, un tāpēc tā struktūra tika modificēta, izveidojot 5-amino tiabendazolu un Cambendazolu, kuru eliminācijas pusperiods bija nedaudz garāks.

Pēc tam Smita Kline un Francijas laboratorijas veicināja jaunu benzimidazola atvasinājumu attīstību, uzlabojot to priekšgājēju antihelmintiskās īpašības. Lai to izdarītu, viņi izdalīja tiazola gredzenu, kas atrodas 2. pozīcijā, un iekļāva tiokarbamāta vai karbamāta grupu.

No turienes ir dzimuši albendazols, mebendazols, flubendazols un daudzi citi.

Uzbūve

To veido benzola gredzens plus imidazola gredzens. Pēdējais ir slāpekļa piecstūra gredzens.

Benzimidazola struktūras atomi tiek uzskaitīti pretēji pulksteņrādītāja virzienam, sākot no imidazola molekulas slāpekļa un beidzot ar benzola gredzena pēdējo oglekli. (Skatīt attēlu raksta sākumā).

Benzimidazolu raksturo kristālisks vai bālgans pulveris, kas slikti šķīst ūdenī.

Benzimidazola atvasinājumu klasifikācija

Metilkarbamāti

Tajā ietilpst šādi savienojumi: albendazols, mebendazols, oksfendazols, flubendazols, rikobendazols, oksibendazols, febendazols, parbendazols, ciklobendazols un lobendazols.

Triazoli

Starp tiazoliem ir: tiabendazols un cambendazole.

Halogenētie triazoli

Kā šīs kategorijas pārstāvi var minēt triklabendazolu.

Probenzimidazoli

Šajā grupā ir: Netobimin, Tiofanāts, Febantel.

Asociācijas

Benzimidazola saistīšana ar citām vielām var uzlabot darbības spektru. Piemērs:

Dietilkarbamazīns plus benzimidazols: uzlabo tā darbību pret filaru kāpuriem.

Prazikvantels un pirantela pamoāts plus benzimidazols: paplašina spektru pret cestodiem.

Niclosamide plus benzimidazole: (benzimidazole plus closantel) uzlabo iedarbību pret trematodes.

Triklobendazols plus levamizols: uzlabo iedarbību pret flukes un nematodēm.

Ir arī citas kombinācijas, piemēram, benzimidazola kodola savienība ar triazīnu, veidojot pretvēža un pretmalārijas savienojumus. Piemērs 1,3,5-triazino benzimidazol-2-amīns.

Dažādas zāles, kas satur benzimidazola struktūru. Avots: Ibrahim Alaqeel S. Sintētiskās pieejas benzimidazoliem no o-fenilēndiamīna: literatūras apskats, Saūda Ķīmiskās biedrības žurnāls 2017; 20 (1): 229–237. Pieejams: lasītājs.elsevier.com/

Benzimidazola atvasinājumu īpašības

Antibakteriāls īpašums

Šī nav viena no izcilākajām šī savienojuma funkcijām, tomēr tiek teikts, ka daži no tā atvasinājumiem var ietekmēt nelielu baktēriju grupu, starp tām ir Mycobacterium tuberculosis.

Konkrēti šajā bāzē ir sintezēti vairāk nekā 139 savienojumi, no kuriem 8 ir parādījuši spēcīgu aktivitāti pret tuberkulozes izraisītāju, piemēram, benzimidazolu N-oksīdiem (2,5,7-benzimidazolu).

Anthelmintisko īpašums

Šajā ziņā viens no biežākajiem parazitozes veidiem ir Ascaris lumbricoides radītie parazīti. Šo zarnu parazītu var ārstēt ar albendazolu, benzimidazola atvasinājumu, kas darbojas, samazinot helmintu ATP, izraisot parazīta nekustīgumu un nāvi.

Var minēt arī mebendazolu, vēl vienu šī savienojuma atvasinājumu, kas ievērojami paralizē glikozes un citu barības vielu uzsūkšanos parazīta zarnās, radot bioķīmisku nelīdzsvarotību.

Šīs zāles neatgriezeniski saistās ar tubulīna ß apakšvienību, ietekmējot mikrotubulas un mikrošķiedras, kas izraisa parazītu nekustīgumu un nāvi.

Lielākā daļa no benzimidazola atvasinātiem antihelmintiskiem līdzekļiem ir aktīvi pret helmintiem, cestodiem un trematodiem.

Fungicīdu īpašība augiem (herbicīds)

1- H-benzimidazols, 4,5-dihlor-2- (trifluormetil) ir herbicīds, ko parasti izmanto slimību ārstēšanai augu līmenī.

Augu līmeņa slimību gandrīz vienmēr izraisa sēnītes, tāpēc pretsēnīšu īpašība ir ļoti svarīga, runājot par herbicīdiem. Kā piemēru var minēt benomilgrupu vai benilātu, kam papildus pretsēnīšu iedarbībai uz sēnītēm, kas uzbrūk noteiktiem augiem, ir arī akaricīda un nematīdiska iedarbība.

Herbicīdus absorbē augu lapas un saknes un samazina sēnīšu infekcijas, kas parasti uzbrūk lielām labības, dārzeņu, augļu un dekoratīvo augu kultūrām.

Šie produkti var darboties profilaktiski (neļaut augiem saslimt) vai ārstnieciski (likvidēt jau uzstādīto sēnīti).

Starp herbicīdiem, kas iegūti no benzimidazola, var minēt: tiabendazolu, parbendazolu, helmiofānu un karbendazimu.

Optoelektroniskās īpašības

Šajā ziņā daži pētnieki ir aprakstījuši, ka benzimidazola optoelektroniskās īpašības ir ļoti līdzīgas savienojuma, ko sauc par 2,2′-bipiridīnu, īpašībām.

Citas īpašības

Papildus jau aprakstītajām īpašībām ir atklāts, ka benzimidazola īpašība ir inhibēt fermentu topoizomerāzi I. Šis enzīms ir būtisks DNS replikācijas, transkripcijas un rekombinācijas procesos, jo tas ir atbildīgs par DNS spirāle.

Tādēļ daži antibakteriālie līdzekļi darbojas, nomācot šo enzīmu. Arī daži pretvēža līdzekļi darbojas šajā līmenī, izraisot apoptotisku reakciju (šūnu nāve).

No otras puses, daži pētnieki ir izveidojuši jaunu stiklu, izmantojot organiskas vielas, piemēram, benzimidazolu, imidazolu un metālu (cinks). Šis stikls ir elastīgāks nekā stikls, kas izgatavots no silīcija dioksīda.

Benzimidazola atvasinājumu priekšrocības un trūkumi

Priekšrocība

Šīm zālēm ir tāda priekšrocība, ka tās ir lētas, plaša spektra, un vairums no tām ir efektīvas kāpuru, olu un pieaugušu tārpu nogalināšanā. Tas nozīmē, ka viņi darbojas visās parazītu dzīves fāzēs. Tās nav mutagēnas, kā arī nav kancerogēnas. Viņiem ir zema toksicitāte saimniecei.

Daži no tā atvasinājumiem tiek izmantoti ne tikai pavadoņu vai vaislas dzīvnieku ārstēšanai, vai augu ārstēšanai, bet ir noderīgi arī cilvēku attārpošanai, piemēram: albendazols, triklabendazols, mebendazols un tiabendazols.

Trūkumi

Starp tās trūkumiem ir zemā šķīdība ūdenī, kas padara labu absorbciju saimnieka kuņģa-zarnu trakta līmenī neiespējamu.

Kā nelabvēlīga ietekme uz saimnieku ir zināms, ka tie var izraisīt vieglu hepatotoksicitāti, pārmaiņas aizkrūts dziedzerī un liesā. Suņiem tas var pazemināt sarkano asins šūnu un hematokrīta koncentrāciju.

No otras puses, pastāv parazītu spēja radīt pretestību.

Paaugstināta pretestība novērota parazītiem, kas ietekmē atgremotājus, un Strongyloides, kas ietekmē zirgus.

Šķiet, ka rezistences mehānisms ir iesaistīts tubulīna gēna mutācijā, kurā notiek pāreja no vienas aminoskābes uz citu (fenilalanīns tirozīnam tubulīna ß subvienības pozīcijā 167 0 200), mainot savienojuma afinitāti pret šī struktūra.

Vēl viens trūkums, kas rodas nelielā benzimidazola atvasinājumu grupā, ir teratogēniskais īpašums, izraisot kaulu, acu un iekšējo orgānu kroplības saimniekdatorā.

Tāpēc daži no tiem ir kontrindicēti grūtniecēm un bērniem līdz 1 gada vecumam.

Ekosistēmas līmenī tas darbojas ne tikai pret sēnītēm un parazītiem, bet arī darbojas pret dipterāniem, ūdens organismiem un annelidām.

Atsauces

1. "Benzimidazols." Wikipedia, bezmaksas enciklopēdija. 2019. gada 30. augusts, 07:09 UTC. 2019. gada 2. decembris, 21:31
2. Nj Health Ņūdžersijas veselības departaments. Faktu lapa par bīstamajām vielām (benzimidazols). Pieejams vietnē: nj.gov/health
3. Ninans, Oskars, Chareyron, Roberts, Figuereido, Oskars un Santjago, Džūlijs. (2006). Benzimidazola atvasinājumu šķidrie kristāli. Peru ķīmijas biedrības žurnāls, 72 (4), 178.-186. Pieejams vietnē: scielo.org.
4. Márquez A. Benzimidazola atvasinājumu anthelmintiskā iedarbība uz Hymenolepis nana un Toxocara canis. Bakalaura darbs, lai iegūtu Chemobiological Sciences doktora grādu. Nacionālais politehniskais institūts. Nacionālā bioloģisko zinātņu skola. Meksika. 2008. Pieejams vietnē: thesis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal Y, Silakari O. Benzimidazolu terapeitiskais ceļojums: pārskats. Bioorg Med Chem., 2012; 20 (21): 6208-36. Pieejams vietnē: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. Sintētiskās pieejas benzimidazoliem no o-fenilēndiamīna: literatūras apskats, Saūda Ķīmiskās biedrības žurnāls 2017; 20 (1): 229–237. Pieejams: lasītājs.elsevier.com/