BENZIMIDAZOL (C7H6N2): HISTÒRIA, ESTRUCTURA, AVANTATGES, DESAVANTATGES - QUIMICA - 2025

El benzimidazol és un hidrocarbur aromàtic, el nom químic és 1- H-benzimidazol i la seva fórmula química C ₇ H ₆ N ₂. La seva estructura comprèn la unió d'un anell benzènic més un anell pentagonal nitrogenat denominat imidazol.

Es diu que el benzimidazol és un compost heterocíclic, pel fet que presenten en els seus anells dos àtoms que pertanyen a grups diferents. De l'benzimidazol es deriven molts fàrmacs dirigits a l'tractament contra paràsits (antihelmíntic), bacteris (bactericida) i fongs (fungicida), que poden ser usats sobre animals, plantes i humans.

Estructura química de l'benzimidazol. Font: The original uploader was Cacycle at English Wikipedia.

A l'benzimidazol també se li han descobert altres propietats com la seva capacitat fotodetectora i conductores de protons en cel·les solars, sent comparat amb la 2,2'-bipiridina causa de la seva propietat optoelectròniques.

Els derivats de l'benzimidazol es classifiquen en metil-carbamats, triazólicos, triazólicos halogenats i probenzimidazoles.

En l'agricultura són molt utilitzades algunes substàncies derivades de l'benzimidazol per evitar el deteriorament de les fruites durant el seu transport. Entre ells es poden esmentar el Carbendazol, el Bavistin i el Tiabendazol.

D'altra banda, a més dels antihelmíntics, antimicrobians, antifúngics i herbicides, en l'actualitat hi una infinitat de fàrmacs que contenen en la seva estructura el nucli de benzimidazol.

Entre els fàrmacs es destaquen: anticancerígens, inhibidors de la bomba de protons, antioxidants, antivirals, antiinflamatoris, anticoagulants, immunomoduladors, antihipertensius, antidiabètics, moduladors hormonals, estimulants de l'SNC, depressors o moduladors de el nivell de lípids, entre d'altres.

Història de l'benzimidazol

El benzimidazol va ser sintetitzat per primera vegada entre els anys 1872-1878, primer per Hoebrecker i després per Ladenberg i Wundt. Vuitanta anys després va ser descobert el seu potencial valor com a antihelmíntic.

El Tiabendazol va ser el primer antiparasitari derivat de l'benzimidazol descobert, el qual va ser sintetitzat i comercialitzat el 1961 per laboratoris Merck Sharp i Dohme.

Ràpidament es van adonar que aquest compost tenia una vida mitjana molt curta i, per això, la seva estructura va ser modificada creant al el 5-amino Tiabendazol i als el Cambendazol qui van demostrar una vida mitjana una mica més llarga.

Posteriorment, els laboratoris Smith Kline and French van impulsar el desenvolupament de nous derivats benzimidazólicos, millorant les propietats antihelmínticas dels seus antecessors. Per a això van eliminar l'anell de tiazol ubicat a la posició 2 i van incorporar a un grup tiocarbamato o carbamat.

D'allí neixen el albendazole, mebendazol, flubendazol i molts altres.

estructura

Està format per un anell de benzè més un anell de imidazol. Aquest últim és un anell pentagonal nitrogenat.

Els àtoms de l'estructura de l'benzimidazol s'enumeren de forma contrària a el sentit de les manetes de l'rellotge, iniciant en el nitrogen de la molècula d'imidazol i culmina en l'últim carboni de l'anell benzènic. (Veure imatge a l'inici de l'article).

El benzimidazol es caracteritza per ser una pols cristal·lina o blanquinós que és poc soluble en aigua.

Classificació dels derivats de l'benzimidazol

Metil-carbamats

Comprèn els següents compostos: albendazole, mebendazole, oxfendazol, flubendazol, ricobendazol, oxibendazol, febendazol, parbendazol, ciclobendazol i lobendazol.

Triazólicos

Entre els tiazólicos es tenen: el tiabendazole i cambendazol.

Triazólicos halogenats

Com a representant d'aquest rubro es pot esmentar el triclabendazol.

Probenzimidazoles

En aquest grup es tenen: netobimin, tiofanat, febantel.

Associacions

La unió de benzimidazol amb altres substàncies pot millorar l'espectre d'acció. exemple:

Dietilcarbamacina més benzimidazol: millora la seva funció en contra de larves de filarias.

Praziquantel més Pamoato de pirantel més benzimidazol: amplia l'espectre en contra de cestodes.

Niclosamida més benzimidazol: (benzimidazol més closantel) millora l'efecte en contra de trematodes.

Triclabendazol més levamisol: millora l'efecte en contra de trematodes i nematodes.

Hi ha altres combinacions com ara la unió de l'nucli benzimidazol amb triazina per formar compostos anticancerigen i antimalárico. Exemple el 1,3,5-triazino bencimidazol-2-amina.

Diversos fàrmacs que contenen l'estructura de l'benzimidazol. Font: Ibrahim Alaqeel S. Synthetic approaches to benzimidazoles from o-phenylenediamine: A literature review, Journal of Saudita Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. Disponible in: reader.elsevier.com/

Propietats dels derivats de l'benzimidazol

propietat antibacteriana

Aquesta no és una de les funcions més destacades d'aquest compost, però, es diu que alguns dels seus derivats poden afectar un petit grup de bacteris, entre elles es troba a l'Mycobacterium tuberculosi.

En aquest particular s'han sintetitzat més de 139 compostos amb aquesta base, on 8 han mostrat forta activitat contra l'agent causal de la tuberculosi, com ara els benzimidazoles N- òxids (2,5,7-benzimidazol).

propietat antihelmíntica

En aquest sentit, una de les parasitosis més freqüents és la produïda per Ascaris lumbricoides. Aquest paràsit intestinal pot ser tractat amb albendazole, un derivat de l'benzimidazol que actua minimitzant l'ATP de l'helmint, provocant la immobilitat i mort de l'paràsit.

També es pot esmentar el mebendazol, un altre derivat d'aquest compost que paralitza significativament l'absorció de la glucosa i altres nutrients a nivell de l'intestí de l'paràsit, creant un desequilibri bioquímic.

Aquest fàrmac s'uneix irreversiblement a la subunitat ß de la tubulina, afectant als microtúbuls i microfilaments, el que genera la immobilitat de l'paràsit i mort.

La majoria dels antihelmíntics derivats de l'benzimidazol són actius contra helmints, cestodes i trematodes.

Propietat fungicida sobre plantes (herbicida)

L'1- H-benzimidazol, 4,5 dicloro 2- (trifluorometil) és un herbicida utilitzat comunament per al tractament de malalties a nivell de les plantes.

La malaltia a nivell de les plantes és gairebé sempre produïda per fongs, és per això que la propietat antifúngica és molt important quan es parla d'herbicides. Un exemple és el benomil o benlate qui a més de tenir una acció antifúngica sobre fongs que ataquen a certes plantes, també té acció acaricida i nematicida.

Els herbicides són absorbits per les fulles i arrels de les plantes i redueixen les infeccions de tipus fúngiques que ataquen comunament a grans produccions de cultiu de cereals, hortalisses plantes fruiters i ornamentals.

Aquests productes poden actuar de forma preventiva (evitar que les plantes emmalalteixin) o curativa (elimina a el fong ja instal·lat).

Entre els herbicides derivats de l'benzimidazol que es poden esmentar es tenen: el tiabendazole, parbendazol, helmtiofan i carbendazim.

propietats optoelectròniques

En aquest sentit, alguns investigadors han descrit que el benzimidazol té propietats optoelectròniques molt similar a la de l'compost denominat 2,2'-bipiridina.

altres propietats

A més de les propietats ja descrites, s'ha descobert que el benzimidazol té la propietat d'inhibir l'enzim topoisomerasa I. Aquest enzim és essencial en els processos de replicació, transcripció i recombinació de l'ADN, ja que s'encarrega de enrotllar, desenrotllar o superenrollar la hèlix d'ADN.

Per tant, alguns antibacterians actuen inhibint a aquest enzim. També alguns anticancerígens actuen a aquest nivell, induint a una resposta apoptòtica (mort cel·lular).

D'altra banda, alguns investigadors han creat un nou vidre utilitzant substàncies orgàniques, tals com el benzimidazol, el imidazol més un metall (zinc). Aquest vidre és més flexible que el vidre fet de sílice.

Avantatges i desavantatges dels derivats de l'benzimidazol

avantatges

Aquests medicaments tenen com a avantatge que són econòmics, són d'ampli espectre i la majoria són efectius per matar larves, ous i als cucs adults. Això vol dir que actuen en totes les fases de la vida d'el paràsit. No són mutagènics, ni carcinogènics. Posseeixen baixa toxicitat per a l'hoste.

Alguns dels seus derivats no només es fan servir per tractar animals de companyia o de reproducció o per tractar plantes, sinó que a més són útils per desparasitar humans, tal com: el albendazole, triclabendazol, mebendazole i tiabendazole.

desavantatges

Entre els seus desavantatges es troben la seva baixa hidrosolubilitat, el que impossibilita una bona absorció a nivell gastrointestinal de l'hoste.

Com efectes adversos en l'hoste se sap que poden produir hepatotoxicitat lleu, alteració en l'estafa i melsa. En els gossos pot baixar la concentració de glòbuls vermells i hematòcrit.

D'altra banda, hi ha la capacitat dels paràsits de crear resistència.

S'ha vist major resistència per part dels paràsits que afecten remugants i en els Strongyloides que afecten els cavalls.

El mecanisme de la resistència sembla estar implicada la mutació de el gen de la tubulina en on hi ha un canvi d'un aminoàcid per un altre (fenilalanina per tirosina en la posició 167 0 200 de la subunitat ß de la tubulina), canviant l'afinitat de l'compost per aquesta estructura.

Una altra dels desavantatges que es presenta en un petit grup dels derivats benzimidazólicos, és la propietat teratogénica, causant malformacions òssies, oculars i viscerals en l'hoste.

És per això que, algun d'ells està contraindicat en dones embarassades i en nens menors d'1 any.

A nivell de l'ecosistema actua no només en contra de fongs i paràsits, també té acció sobre dípters, organismes aquàtics i anèl·lids.

referències

1. «Benzimidazol.» Viquipèdia L'enciclopèdia lliure. 30 ago 2019, 07:09 UTC. 2 desembre 2019, 21:31
2. NJ Health New Jersey Department of Health. Full informatiu sobre substàncies perilloses (benzimidazol). Disponible a: nj.gov/health
3. Ninán, Oscar, Chareyron, Robert, Figuereido, Oscar, & Santiago, Julio. (2006). Derivats de bencimidazol cristalls líquids. Revista de la Societat Química de l'Perú, 72 (4), 178-186. Disponible a: scielo.org.
4. Márquez A. Activitat antihelmíntica de derivats de l'benzimidazol sobre Hymenolepis nana i Toxocara canis. Treball de grau per optar a el grau de Doctor en Ciències quimiobiológicas. Institut Politècnic Nacional. Escola Nacional de Ciències Biològiques. Mèxic. 2008. Disponible a: tesis.ipn.mx/bitstream
5. Bansal I, Silakari O.The therapeutic journey of benzimidazoles: a review. Bioorg Med Chem. 2012; 20 (21): 6208-36. Disponible a: ncbi.nlm.nih.gov/
6. Ibrahim Alaqeel S. Synthetic approaches to benzimidazoles from o -phenylenediamine: A literature review, Journal of Saudita Chemical Society 2017; 20 (1): 229-237. Disponible in: reader.elsevier.com/