בנזימידאזול (C7H6N2): היסטוריה, מבנה, יתרונות, חסרונות - כִּימִיָה - 2025

Benzimidazole הוא ארומטיות, ששמו הכימי הוא 1- H-benzimidazole ואת הנוסחה הכימית שלה C ₇ H ₆ N ₂ . המבנה שלה כולל איחוד של טבעת בנזן בתוספת טבעת מחומשת חנקנית הנקראת imidazole.

אומרים כי בנזימידאזול הוא תרכובת הטרוציקליקית, מכיוון שיש לו שני אטומים בטבעות שלו ששייכים לקבוצות שונות. תרופות רבות נגזרות מ בנזימידאזול שמטרתן לטפל בטפילים (אנתלמינטיים), חיידקים (קוטל חיידקים) ופטריות (קוטל פטריות), בהן ניתן להשתמש על בעלי חיים, צמחים ובני אדם.

מבנה כימי של בנזימידאזול. מקור: המעלה המקורי היה Cacycle בוויקיפדיה האנגלית.

בנזימידאזול התגלו גם תכונות אחרות כמו פוטו-גלאי פוטו ויכולת המוליכה של פרוטונים בתאים סולאריים, בהשוואה ל -2,2'-דו-פירידין בגלל תכונותיו האופטו-אלקטרוניות.

הנגזרות של הבנזימידאזול מסווגות למתיל קרבמטים, טריאזולים, טריאזולים הלוגניים ופרובנזימידאזולים.

בחקלאות משתמשים בכמה חומרים שמקורם בבנזימידאזול למניעת התדרדרות של פירות במהלך ההובלה. אלה כוללים קרבנדזול, בביסטין וטיאבנדאזול.

לעומת זאת, בנוסף למנתחי אנרגיה, אנטי-מיקרוביאלים, תרופות נגד פטריות וקוטלי עשבים, יש כיום מספר עצום של תרופות המכילות את גרעין הבנזימידאזול במבנה שלהן.

בין התרופות, בולטים הבאים: נוגדי סרטן, מעכבי משאבת פרוטון, נוגדי חמצון, אנטי-וירוסים, נוגדי דלקת, נוגדי קרישה, מחסני חיסון, אנטי-יתר לחץ דם, אנטי-סוכרתיים, מודולנטים הורמונליים, ממריצים של מערכת העצבים המרכזית, מדכאי שומנים בדרכי השתן או מאפנים, ועוד.

היסטוריה של בנזימידאזול

בנזימידאזול סונתז לראשונה בין השנים 1872 עד 1878, תחילה על ידי הוברקר ואחר כך על ידי לאדנברג וונדט. שמונים שנה לאחר מכן התגלה ערכו הפוטנציאלי כמרפאה.

טיאבנדזול היה האנטיפראזיט הראשון שמקורו בבנזימידאזול שהתגלה, אשר סונתז ושווק בשנת 1961 על ידי מעבדות מרק שארפ ודוהם.

מהר מאוד הם הבינו שלתרכובת זו יש מחצית חיים קצרה מאוד, ועל כן, המבנה שלה שונה ויוצר Thiabendazole 5-amino ו- Cambendazole, שהראו חיי מחצית חיים ארוכים מעט יותר.

לאחר מכן, מעבדות סמית 'קלין והמעבדות הצרפתיות קידמו את הפיתוח של נגזרות בנזימידאזול חדשות, ושיפרו את התכונות האנתלמינטיות של קודמיהם. לשם כך, הם חיסלו את טבעת התיאזולה הממוקמת במצב 2 ושילבה קבוצת תיוקרבמט או קרבמט.

משם נולדים אלבנדאזול, מבנדאזול, פלובנדאזול ורבים אחרים.

מִבְנֶה

זה מורכב מטבעת בנזן בתוספת טבעת imidazole. האחרון הוא טבעת מחומשת חנקנית.

האטומים של מבנה הבנזימידאזול רשומים נגד כיוון השעון, החל בחנקן של מולקולת האימידאזול ומסתיים בפחמן האחרון של טבעת הבנזן. (ראו תמונה בתחילת המאמר).

בנזימידאזול מאופיין בכך שהיא אבקה גבישית או לבנה המסיסה במים בצורה נמוכה.

סיווג נגזרות בנזימידאזול

מתיל קרבמט

זה כולל את התרכובות הבאות: אלבנדזול, מבנדאזול, אוקספנדאזול, פלובנדאזול, ריקובנדאזול, אוקסיבנדאזול, פבנדזול, פרבנדאזול, ציקלובנדאזול, ולובנדאזול.

טריאזולות

בין התיאזולים הם: טיאבנדאזול וקמבנדזול.

טריאזולים הלוגניים

כנציג של קטגוריה זו ניתן להזכיר טריקלבנדאזול.

פרובנזימידאזולים

בקבוצה זו ישנם: Netobimin, Thiophanate, Febantel.

עמותות

כריכה של בנזימידאזול עם חומרים אחרים יכולה לשפר את קשת הפעולה. דוגמא:

דיאתילקרבמזין פלוס בנזימידאזול: משפר את תפקודו כנגד זחלי הפילריה.

Praziquantel plus pyrantel pamoate plus benzimidazole: מרחיב את הספקטרום כנגד קסטודות.

ניקלוסמיד פלוס בנזימידאזול: (בנזימידאזול פלוס קלסל) משפר את ההשפעה כנגד טרמטודים.

טריקלבנדאזול פלוס לבמיסול: משפר את ההשפעה כנגד נזלים ונמטודות.

ישנם שילובים נוספים כמו איחוד של גרעין בנזימידאזול עם טריאזין ליצירת תרופות נגד סרטן ותרופות אנטי-מלריות. דוגמה 1,3,5-triazino benzimidazol-2-amine.

תרופות שונות המכילות את מבנה הבנזימידאזול. מקור: Ibrahim Alaqeel S. גישות סינטטיות לבנזימידאזולים מ- o-fenylenediamine: סקירת ספרות, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. זמין ב: reader.elsevier.com/

מאפיינים של נגזרות בנזימידאזול

תכונה אנטיבקטריאלית

זה לא אחד הפונקציות הבולטות ביותר של תרכובת זו, עם זאת, נאמר כי חלק מהנגזרות שלו יכולות להשפיע על קבוצה קטנה של חיידקים, ביניהם שחפת Mycobacterium.

בפרט זה, יותר מ- 139 תרכובות סונתזו עם בסיס זה, כאשר 8 הראו פעילות חזקה כנגד הסוכן הגורם לשחפת, כגון בנזימידאזולים N-תחמוצות (2,5,7-בנזימידאזול).

רכוש אנתלמינטי

במובן זה, אחד הטפילים הנפוצים ביותר הוא זה המיוצר על ידי Ascaris lumbricoides. ניתן לטפל בטפיל מעי זה באלבנדאזול, נגזרת של בנזימידאזול הפועלת על ידי צמצום ה- ATP של הלמינסט, גרימת חוסר תנועה ומוות של הטפיל.

ניתן להזכיר גם את Mebendazole, נגזרת נוספת של תרכובת זו שמשתקת משמעותית את ספיגת הגלוקוזה וחומרים מזינים אחרים במעי הטפיל, ויוצרת חוסר איזון ביוכימי.

תרופה זו נקשרת באופן בלתי הפיך ליחידת ה- ß של טובולין, ומשפיעה על מיקרו-צינורות ומיקרופילמנטים, הגורמת לחוסר תנועה וטפילים בטפילים.

מרבית האנלמנטיקה הנגזרת של בנזימידאזול פעילה כנגד הלמינסטות, קסטודות וטראמטודים.

רכוש פטרייתי על צמחים (קוטל עשבים)

1- H-Benzimidazole, 4,5 דיכלורו 2- (טריפלואורומתיל) הוא קוטל עשבים המשמש לרוב לטיפול במחלות ברמה הצמחית.

מחלה ברמת הצומח נגרמת כמעט תמיד על ידי פטריות, וזו הסיבה שהמאפיין נגד פטריות חשוב מאוד בכל הנוגע לקוטלי עשבים. דוגמה לכך היא בנומיל או בנלט אשר בנוסף לפעולה נוגדת פטריות על פטריות התוקפות צמחים מסוימים יש להן גם פעולה אקלידדית ונמטאלית.

קוטלי עשבים נספגים בעלים ושורשים של צמחים ומפחיתים את הזיהומים הפטרייתיים התוקפים לרוב יבולים גדולים של דגנים, ירקות, פירות וצמחי נוי.

מוצרים אלה יכולים לפעול במניעה (למנוע מחלות של צמחים) או לרפא (להיפטר מהפטרייה שהותקנה כבר).

בין קוטלי העשבים שמקורם בבנזימידאזול שניתן להזכיר הם: טיאבנדאזול, פרבנדזול, הלמיתיופאן וקרבנדזים.

נכסים אופטואלקטריים

במובן זה, כמה חוקרים תיארו שלבנזימידאזול יש תכונות אופטו-אלקטרוניות הדומות מאוד לזה של התרכובת הנקראת 2,2′-bipyridine.

נכסים אחרים

בנוסף לתכונות שכבר תוארו, התגלה שלבנזימידאזול יש את המאפיין של עיכוב האנזים טופואיזומראז I. אנזים זה חיוני בתהליכי שכפול של DNA, תעתיק ושילוב מחדש, מכיוון שהוא אחראי על סלילה, התפתלות או סלילת העל של סליל DNA.

לכן חלק מהאנטיבקטריאליות פועלות על ידי עיכוב אנזים זה. כמו כן, חלק מהסוכנים נגד סרטן פועלים ברמה זו, וגורמים לתגובה אפופטוטית (מוות של תאים).

מצד שני, כמה חוקרים יצרו זכוכית חדשה באמצעות חומרים אורגניים, כמו בנזימידאזול, אימידזול פלוס מתכת (אבץ). זכוכית זו גמישה יותר מזכוכית העשויה מסיליקה.

יתרונות וחסרונות של נגזרות בנזימידאזול

יתרון

לתרופות אלה יש את היתרון בכך שהן לא יקרות, רחבות ספקטרום, ורובן יעילות בהריגת זחלים, ביצים ותולעים בוגרות. המשמעות היא שהם פועלים בכל השלבים בחיי הטפיל. הם אינם מוטגניים, וגם אינם מסרטנים. יש להם רעילות נמוכה למארח.

חלק מנגזרותיו אינן משמשות רק לטיפול בבעלי חיים מלווים או רבייה או לטיפול בצמחים, אלא הן שימושיות גם לצורך התייבשות בני אדם, כגון: אלבנדזול, טריקלבנדאזול, מבנדאזול ותיאבנדזול.

חסרונות

בין חסרונותיה ניתן למצוא מסיסות מים נמוכה, מה שמאפשר ספיגה טובה ברמת העיכול של המארח.

כתופעות לוואי אצל המארח, ידוע שהם יכולים לייצר רעילות כבד קלה, שינוי בתמוס ובטחול. אצל כלבים זה יכול להוריד את ריכוז כדוריות הדם האדומות והמטוקריט.

מצד שני, יש את היכולת של טפילים ליצור התנגדות.

התנגדות מוגברת נצפתה מטפילים המשפיעים על רומנים ועל סטרונילאידים המשפיעים על סוסים.

נראה כי מנגנון ההתנגדות מעורב במוטציה של גן טובולין בו יש שינוי מחומצה אמינית אחת לאחרת (פנילאלנין לטירוזין במצב 167 0 200 ליחידת ה- ß של טובולין), ומשנה את הזיקה של התרכובת ל מבנה זה.

חסרון נוסף המופיע בקבוצה קטנה של נגזרות בנזימידאזול הוא התכונה הטרטוגנית, הגורמת למומים בעצמות, בעיניים ובקרביים במארח.

זו הסיבה שחלקן אינן התוויות נגד נשים בהריון ובילדים מתחת לגיל שנה.

ברמת המערכת האקולוגית הוא פועל לא רק כנגד פטריות וטפילים, יש לו גם פעולה על דיפטריות, אורגניזמים מימיים ובני טבע.

הפניות

1. "בנזימידאזול." ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית. 30 אוגוסט 2019, 07:09 UTC. 2 בדצמבר 2019, 21:31
2. מחלקת הבריאות של ניו ג'רזי ניו ג'רזי. גיליון עובדות על חומרים מסוכנים (בנזימידאזול). ניתן להשיג ב: nj.gov/health
3. נינאן, אוסקר, צ'יירון, רוברט, פיגוארו, אוסקר וסנטיאגו, חוליו. (2006). נגזרות של בנזימידאזול גבישים נוזליים. כתב העת של החברה הכימית הפרואנית, 72 (4), 178-186. ניתן להשיג ב: scielo.org.
4. Márquez A. פעילות אנתרמנטית של נגזרות בנזימידאזול על Hymenolepis nana ו- Toxocara canis. עבודות לתואר ראשון העומדות בתואר דוקטור למדעים כימוביולוגיים. המכון הפוליטכני הלאומי. בית הספר הלאומי למדעים ביולוגיים. מקסיקו. 2008. זמין בכתובת: thesis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal Y, Silakari O. המסע הטיפולי של benzimidazoles: סקירה. Bioorg Med Chem. 2012; 20 (21): 6208-36. ניתן להשיג ב: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. גישות סינתטיות לבנזימידאזולים מאו-פנילנדימין: סקירת ספרות, Journal of Saudi Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. זמין ב: reader.elsevier.com/