1. GİRİŞ VE AMAÇAntibakteriyal kemoterapötiklerde günümüzde tedavide kullanılabilen birçok ilaç

bulunmasına rağmen, daha ideal etkili bileşik arayışı halen sürmektedir. Bunun nedeni

mikroorganizmaların antimikrobiyal etkili ilaçlara karşı kısa sürede rezistans

kazanması, istenmeyen yan etkiler, toksik etkiler ve AIDS gibi immun sistem

hastalıklarına bağlı olarak ortaya çıkan Pneumocystis carinii, sistemik mikozis oluşturan

Candida türü mantarlar ile diğer fırsatçı enfeksiyonlara karşı yeterli kemoterapötik

bileşiklerin henüz geliştirilememiş olmasıdır.

Son zamanlarda immün sistemi bastırılmış konakçıda, sistemik mantar enfeksiyonu

insidansı çok artmıştır. Organ transplantasyonu yapılan, antikanser kemoterapi tedavisi

gören ve bağışıklık sisteminin savunmasının ortadan kalkmasıyla ortaya çıkan AIDS’li

hastalarda; candidiyazis en çok olmakla birlikte, kriptokokozis ve aspergillozis gibi

sistemik gelişen mantar enfeksiyonları yaşamı tehdit etmektedir. HIV virüsü pozitif olan

kişilerde hastalık tablosu ortaya çıktığında, hastaların % 90’ın üzerinde, başta candidalar

olmak üzere sistemik fungal enfeksiyonların ortaya çıktığı bilinmektedir. Buna karşılık

günümüzde sistemik mantar enfeksiyonlarına karşı oral yoldan etkili yeterince bileşik

geliştirilebilmiş değildir. Özellikle immün sistemi bastırılmış hastalarda major

komplikasyonlara neden olan sistemik fungal infeksiyonlar için etkili bir antifungal

bileşiğe acilen ihtiyaç duyulmaktadır. Bu enfeksiyonların tedavisinde yararlanmak üzere

araştırıcıların dikkatini çeken heterosiklik halkalardan biri de benzimidazol halkasıdır

(1).

Benzimidazoller, 19. yüzyılın sonlarından günümüze kadar üzerinde çalışılmış ve bugün

de araştırmalara konu olmaya devam eden bileşiklerdir. Benzimidazol yapısının ilk

olarak Hobrecker tarafından elde edilmesinden sonra benzimidazoller, büyük bir

çalışma alanını teşkil etmiştir. Benzimidazol yapısının kimyasal aktifliği ve türevlerinin

çeşitli biyolojik etkinlikler göstermesi, bu ilginin nedeni olmuştur. Biyolojik etki

bakımından zengin olması, yapının organizmaya yabancı olmamasındandır. Önemli

biyolojik etkinlikleri olan histamin ve histidinin yapısında imidazol, Vitamin B12

yapısında ise benzimidazol bulunmaktadır (2).

Doğal olarak oluşan adenin ve guanin içeren nükleotidler ile benzimidazol halkası

yapısal izosterdir. Bu da canlı sistemlerde biyopolimerlerle kolayca etkileşime olanak

sağlar. Vitamin B12’nin (Siyanokobalamin) yapısında doğal olarak da yer alan

benzimidazol çekirdeği, günümüzde bazı farklı ilaç gruplarının etken maddesi olarak

karşımıza çıkmaktadır. Bunlara örnek olarak; Pimozid (Nöroleptik), Mebendazol

(Antihelmentik), Emedastine difumarat (Antialerjik), Omeprazol (H+/K+-ATPaz

inhibitörü, antiülser), Astemizol (Histamin H1-antagonisti, antihistaminik) ülkemizde de

ruhsatı bulunan ilaçlar sayılabilir (1).

Klinik kullanımda, antibakteriyel ya da antifungal etkili benzimidazol türevi

bulunmamakla birlikte, karbendazim ve tiyabendazol vb. benzimidazol türevlerinin

fungus mikrotübüllerini etkileyerek mitoz bölünmeyi inhibe etmelerine ait bilgiler

araştırmacılara yeni bileşiklere ulaşma hevesi vermektedir (3).

Amidinobenzimidazol türevlerinin MRSA patojenine karşı in vitro ortamda yüksek

antibakteriyel aktivite gösterdiğini bildiren çalışmalar rapor edilmektedir. Benzimidazol

türevlerinin lipid peroksidasyonunu inhibe ettiğini bildiren raporlar da mevcuttur (3).

Dünyadaki yaşam paradokslarından biri olarak düşünülebilecek olan oksijen, sadece

enerji metabolizması ve solunum için temel gereksinim kaynağı değil, aynı zamanda

pek çok hastalığa ve elverişsiz durumlara da yol açabilen bir unsurdur. Bizi canlı ve

aktif kılan oksijenin kısmi indirgenmesi sonucu, serbest oksijen radikalleri olarak

bilinen ürünler açığa çıkmaktadır. Bu ürünler, vücut için enfektif olan ajanların yok

edilmesinde kullanılırken, aynı zamanda doku ve hücrelerde oksidatif hasarlar

oluşturmaktadır. Hücrelerin proteinlerini ve yağlarını etkileyerek hücre membran

yapılarında hasarlara yol açıp genetik kodlarını bozarak hücre ölümlerine yol

açmaktadırlar (4).

Reaktif oksijen türleri, biyolojik sistemlerde yaygın bir şekilde üretilmektedir. Eğer bu

reaktif oksijen türlerinin oluşumu biyolojik sistemlerde kontrol edilmezse, bu süreç,

membran fonksiyonlarında bozulma, protein inaktivasyonu ve DNA hasarıyla

sonuçlanabilir. Kronik oksidatif stres yaşlanma, kanser, aterosklerozis ve nöro-

2

dejeneratif düzensizlikleri içeren çeşitli dejeneratif hastalıklarda ana faktör

olabilmektedir (4).

Toksik oksijen ürünlerinin tüm aerobik hücrelerde çoğalması sonucu oluşan önemli

reaktif oksijen türleri, biyolojik temizleyici olarak işlev gören antioksidanlar tarafından

devamlı olarak ortamdan uzaklaştırılmaya çalışılırlar. Oksidatif baskının artışı, reaktif

oksijen radikallerinin çok fazla çoğalımı veya antioksidan savunma sistemlerin

yetersizliği sonucu gerçekleşir (5).

Antioksidanlar, reaktif oksijen türlerinin zararlı etkilerini azaltırlar veya ortadan

kaldırırlar. Canlılarda, reaktif oksijen türlerinin meydana getirdiği zararları ortadan

kaldırmak için çeşitli antioksidan savunma mekanizmaları mevcuttur (6).

Davidse and Flach (7), son 15 yıl içerisinde çeşitli benzimidazol bileşiklerinden

benomyl, fuberidazol ve tiyabendazolün fungisit; fenbendazol, mebendazol,

parbendazol ve tiyabendazolün antihelmentik; oncodazolün ise antitümoral etkilerinin

ortaya çıkarıldığını bildirmişlerdir.

Klinik kullanıma sahip bir azol antifungal olan ketokonazolün mikrozomal ve lipozomal

sistemlerde lipid peroksidasyonunu (LP) inhibe ettiği ve kandida türlerine karşı

fungistatik etkisinin LP inhibisyonu ile tanımlanan membran stabilize edici etkisi ile

ilişkilendirildiği bildirilmektedir (8).

Bu çalışmalardan da anlaşıldığı gibi benzimidazoller üzerine çalışmalar halen devam

etmektedir.

3

2. GENEL BİLGİLER

2.1. BENZİMİDAZOLLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Benzimidazol halka sistemi imidazol halkasının, 4. ve 5. konumlarından benzen

halkasına kaynaşması ile meydana gelmiştir [Formül 1]. Halkalı yapı için aynı zamanda

1,3-benzodiazol de kullanılır, ancak bileşiğin en yaygın adı benzimidazoldur (9).

Benzimidazoller, günümüzde ilaç etken maddesi olarak kullanılan ve heterosiklik yapı

taşıyan moleküllerin bir grubunu oluşturmaktadırlar. Bu moleküller, benzo[d]imidazol

yapısında, düzlemsel ve aromatik yapıda olup, 3. konumda taşıdıkları azot atomu

nedeniyle oldukça bazik özelliktedirler (10).

Formül 1

Yukarıdaki formülde de görüldüğü üzere, benzimidazol halka sistemi iki farklı yapıda

azot atomuna sahiptir. Bunlardan biri, üzerinde hidrojen taşımaktadır ve “pirol azotu”

veya “imino azotu” olarak tanımlanmaktadır. Hidrojen taşımayan ve tersiyer yapıda

bulunan diğer azot ise “piridin azotu” veya “tersiyer azot” olarak adlandırılmaktadır. Bu

adlandırma, imidazol halkası için daha yaygın kullanıma sahip olmakla birlikte,

benzimidazol halkası için de bazı literatürlerde rastlanmaktadır. Benzimidazol

halkasının numaralandırılmasına, hidrojen taşıyan azottan başlanmakta ve 3 numara

diğer azota verilecek şekilde devam edilmektedir. Numaralamada halkaların kaynaşma

yerleri atlanır (11) .

2.1.1. Tautometrik KarakterBenzimidazollerdeki imidazol halkasının tautomeri gösterdiği ilk kez Kaiser tarafından

bildirilmiştir. Serbest imino hidrojenine sahip benzimidazoller tautomerik karakter

gösterirler. Bu serbest hidrojenin sübstitüsyonu tautomerizm olasılığını ortadan kaldırır ve

kesin yapıyı tanımlamak mümkün olur. Böyle bir durumda numaralandırma sübstitüe azot

üzerinden başlayarak yapılır (11).

Aşağıdaki yapılarda görüldüğü gibi tautomeri gösterirler:

Benzimidazollerin tautomerik karekteri nedeniyle aşağıda da gösterildiği gibi 3-nitro-4-

asetamido-benzoik asit ve 4-nitro-3-asetamidobenzoik asitin redüksiyonu ile tek ve aynı

benzimidazol elde edilmiştir [Şema 1] (11).

Şema 1

Benzimidazolün tautomerizmi nötral şartlarda da oluşmaktadır. 2,5-Dimetil-

benzimidazol, metiliyodür ile reaksiyona sokulduğunda 1,2,5,-trimetil benzimidazol ve

1,2,6-trimetilbenzimidazol ayrı ayrı elde edilmekte ve her iki izomer tekrar metil iyodür

ile kuaternize edildiğinde tek bir türeve ulaşılmaktadır (11).

Ayrıca, ¹H-NMR spektroskopisi ile 2. konumda, heteroatom üzerindeki hidrojen ile

intramoleküler hidrojen bağı yapabilen bir sübstitüentin bulunması halinde, proton

değişme hızının yavaşladığı kanıtlanmıştır. Aynı zamanda, ortama konsantre H2SO4

ilavesi ile benzimidazolium iyonu oluşturularak da bu süreç büyük ölçüde

yavaşlatılabilmiştir. Zira bu esnada H-2 protonu azot atomları üzerindeki her bir

hidrojen ile etkileşerek triplet vermektedir (J1,2=J2,3 = 2.5 Hz) (11).

5

5(6)-Metilbenzimidazol gibi simetri düzlemi içermeyen türevlerin iki farklı izomer

formuna sahip olması, imino azotunun varlığından kaynaklanmaktadır. Bu tip

bileşiklerde kesin yapıyı tanımlamak mümkün olmayabilir. Denklem 1’de görüldüğü

gibi 5-metilbenzimidazol, 6-metilbenzimidazolün tautomerik formudur. Aynı durum,

4(7)-sübstitüe benzimidazoller ile de örneklenebilir (12).

Denklem 1

Benzimidazol ve simetri düzlemi içeren türevlerin tautomerik formları ise birbirinin

aynıdır ve kesin bir yapı belirlemek mümkündür. Örnegin; 2-metil, 5,6-dimetil ve 4,7-

dimetil benzimidazol simetri düzlemine sahiptir. Benzimidazolün, benzen halkası

üzerinde simetri düzlemini bozacak şekilde sübstitüent taşıması halinde, imino hidrojeni

sübstitüe edilecek olursa, iki farklı izomer karışımı elde edilmektedir (12).

Benzen üzerindeki sübstitüentin karakteri azot üzerinden sübstitüsyonu etkilemekte ve

genellikle farklı verimlerde izomerlerin elde edilmesine neden olmaktadır. 4. Konum

sübstitüentleri, önemli ölçüde elektrostatik, termodinamik ve sterik etkilere sahipken, 5.

konumdaki sübstitüentlerde bu etkilerin yeterince baskın olmaması nedeniyle, izomer

oluşum oranının bu etkilere bağlı olarak değiştiği de bildirilmiştir. Benzimidazolün

5(6). konum sübstitüentlerinin tautomerik denge üzerinde az bir etkisi olması nedeni ile

bu tip sübstitüentler varlığında, hemen hemen eşdeğer miktarda regioizomerlerin

oluştuğu bildirilmiştir (12).

2-Furil ya da 2-tiyenil sübstitüe benzimidazol türevleri ile DMSO içinde tautomerizm

gözlenirken, 2-fenil benzimidazolde gözlenememesinin, molekülde heteroaril gruplar

varlığında -NH asiditesinin artmasına bağlı olabileceği bildirilmiştir (12).

2-Kloro-4-metoksibenzimidazolün imino hidrojeninin sübstitüsyonu ile 2-kloro-1-(2-

etoksietil)-4-metoksi-1H-benzimidazol ve 2-kloro-1-(2-etoksietil)-7-metoksi-1H benz-

imidazol yapıları elde edilmiş ve bu izomerler kolon kromotografisi ile ayrılmıştır

[Denklem 2] (12).

6

Denklem 2

5-Nitrobenzimidazol, 3-metoksi-4-bromometil metilbenzoat ile 1. konumdan alkil-

lendiğinde elde edilen izomer karışımının kolon kromotografisi ile ayrılabildiği

bildirilmiştir (12).

Diğer bir çalışmada ise, 1-(p-fluorobenzil)-2-(4-metilpiperidin-1-il)metil-5 ve 6-kloro-

1H-benzimidazol izomer karışımının kolon kromatografisi ile ayrılabildiği bildirilmiştir

(12).

2,4,6-Trifenilpiridinyum benzimidazolat (iç tuz) ile metil iyodürden hareketle elde

edilen izomer karışımı kristalizasyon ile ayrılmaya çalışıldığında, 6-metoksi izomeri saf

olarak elde edilebilmiş, ancak 5-metoksi izomeri için bunun mümkün olmadığı

bildirilmiştir [Denklem 3]. Aynı araştırmacı grubu, bu çalışmaya benzer şekilde elde

ettikleri izomer karışımını kristalizasyon tekniği ile ayrı ayrı saf olarak elde ettiklerini

bildirmişlerdir. Başka bir çalışmada ise, sentez sonucu elde edilen izomer karışımının,

ancak preparatif ince tabaka kromatografisi ile ayrılabildiği bildirilmiştir (12).

Denklem 3

Alışılagelmiş alkilasyon şartlarında karşılaşılan izomer sorununu çözümlemek üzere, 5-

nitrobenzimidazol üzerinden selektif alkilasyon ile 1-metil-5-nitrobenzimidazol ve 1-

7

metil-6-nitrobenzimidazol regioizomerlerinin ayrı ayrı elde edilebileceği bildirilmiştir

(12).

Benzimidazollerin en belirgin kimyasal özelliklerinden biri de kimyasal

dayanıklılıklarıdır. Asitler ve bazlarla en etkin şekilde etkileşmelere bile direnç

gösterirler (13).

İmidazol halkası çoğu yükseltgenlere karşı dirençlidir. Benzimidazol potasyum

permanganatla etkin şekilde etkileştirildiğinde benzen halkası yükseltgenerek parçalanır

ve 4,5-imidazoldikarboksilik asit oluşur. 2-Metilbenzimidazolün permanganatla yük-

seltgenmesiyle ise karşılık gelen 2-benzimidazolkarboksilik asit oluşur (13).

Benzimidazoldeki imidazol halkası indirgenmeye karşı da çok dirençlidir. Hatta benzen

halkası bile indirgenmeye karşı direnç gösterir. Benzimidazoller Ni ve hidrojenle

indirgenemezken, 1-metil-2-etil ve 1,2-dimetilbenzimidazol buzlu asetik asit içinde

platin oksit üzerinde hidrojenlendiği zaman karşılık gelen tetrahidro türevlerine

dönüşür. 2-Fenilbenzimidazol bu koşullarda 2-sikloheksil-4,5,6,7-tetrahidrobenz-

imidazole dönüşür (13).

Benzimidazolün kimyasal etkinliği azotların tuz oluşumu, açillenme ve alkillenme

tepkimeleri ile benzen halkasının elektrofilik sübstitüsyon tepkimesinden oluşmaktadır

(13).

2.1.2. Erime Noktaları, Kaynama Noktaları ve Asosiyasyon Derecesi

Benzimidazoller, oldukça yüksek erime ve kaynama noktasına sahip katı bileşiklerdir.

Benzimidazolün kendisi 170°C’de erir. Bu bileşikler polar çözücülerde çok, polar

olmayan çözücülerde az çözünürler ve polar çözücülerde serbest imino hidrojeni asosiye

halde bulunur. Bazı örnekler sudan kristallendirilebilirse de suda basit imidazollerden

çok daha az çözünürler. İmino hidrojeninin sübstitüsyonu, kaynama ve erime nokta-

larını önemli ölçüde düşürür (12, 13).

Asosiyasyonun bir moleküldeki imino grubu ile bir başka moleküldeki tersiyer azot

arasında hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle olduğuna inanılmaktadır. İmino

hidrojeninin sübstitüsyonu ile oluşan N-sübstitüe benzimidazoller asosiyasyon

yapamadıklarından dolayı erime ve kaynama noktalarının düşük olduğu görülür (13).

8

2.1.3. Psödoasidik Karakter

Benzimidazolün birçok türevinin psödoasidik karakteri, metallerle tuz oluşturma

yeteneği ile kendini gösterir. Bunlar içinde en önemlisi benzimidazolün kaynar sudaki

çözeltisine gümüş nitrat çözeltisi katıldığı zaman az çözünen gümüş tuzunun

oluşmasıdır. Benzer şekilde bakır, kobalt, kadmiyum ve çinko iyonlarının amonyaklı

çözeltileriyle etkileştirildiğinde az çözünen çökelekler elde edilir. Grignard

reaktifleriyle tepkime verme yeteneği de benzimidazollerin asidik yapısını gösterir.

İmino hidrojeninin sübstitüsyonu ile psödoasidik karakter ortadan kalkar (13).

2.1.4. Bazik Güç ve Elektronik Yapı

Bazik karakterleri, asit karakterlerinden daha fazla olan benzimidazoller, bazik

özelliklerini, üzerlerindeki ortaklanmamış elektron çiftini reaksiyona girdikleri atom ya

da gruba verebilme özelliğinde olan tersiyer azot atomu nedeni ile gösterirler. Asit

özelliklerini, taşıdıkları ‘imino hidrojeni’ni ortama proton halinde vererek gösteren

benzimidazoller, elektron çekici gruplar ile sübstitüe edilirlerse asit özellikleri artar

(14).

Benzimidazol imidazolden çok daha zayıf bir bazdır. Bazik güçteki bu fark imidazol ve

benzen halkaları arasındaki konjugasyon [Şema 2] nedeniyle oluşur. Böylece tersiyer

azot üzerindeki elektronların verilmesi bir başka deyişle bu azota bir protonun

bağlanması zorlaşmaktadır (13).

Şema 2

9

D, E ve G yapıları imidazol ile benzen kısımları arasındaki konjugasyonu göster-

mektedir. Bu kontribüsyon formüllerine bakarak imidazol ve benzimidazolün bazik

güçleri arasındaki fark kolaylıkla anlaşılabilmektedir (13).

Benzimidazol halka sisteminin 2. konumuna H, metil, 2-piridil, 4-piridil, 2-kinolil ve 4-

kinolil gibi sübstitüentler getirilip pKa değerleri incelendiğinde, 2-piridil türevinin en

yüksek pKa değerine sahip olduğu gözlenmiştir. Bunun nedeninin, piridin azotu ile

benzimidazolün imino hidrojeninin, hidrojen bağı yapması olduğu ileri sürülmüştür

[Formül 2] (12).

Formül 2

Benzimidazoller, amfoterik bileşikler oldukları için metallerle tuz oluştururlar. Kaynar

sudaki benzimidazol çözeltisine AgNO3 ilavesi ile suda az çözünen gümüş tuzu oluşur.

Bu tuz, seyreltik mineral asitlerde ve asetik asitte çözünür. Benzimidazollerin asidik

karakterinin diğer bir göstergesi ise grignard bileşikleri ile reaksiyona girerek N-

Magnezyum halojenürleri vermesidir. Benzimidazollerin imino hidrojeninin

sübstitüsyonu pseudo-asidik karakteri ortadan kaldırır. Elektronegatif gruplar

benzimidazollerin asidik karakterlerini artırırlar. Örneğin, nitrobenzimidazoller, Na2CO3

veya sulu amonyak çözeltileri ile tuz oluşturacak kadar asidiktir (12).

Benzimidazoller, asitlerle tuz oluşturma kabiliyetinde olan bazik bileşiklerdir.

Benzimidazol halkasının asitlerle protonlandığı, floresans dalga boylarının farklı olması

ile kanıtlanmıştır. Protonlanan benzimidazoller 365 nm’de floresans verirken, proton-

lanmamış türevleri 305 nm’de floresans vermektedir. Bazik karakterleri, piridin azotu-

nun proton yakalama kabiliyetinden kaynaklanmaktadır. Benzimidazol (pKa=5.5),

imidazolden (pKa=7.0) daha zayıf bir bazdır. Bu farklılık, imidazol ve benzen halkaları

arasındaki konjugasyondan kaynaklanmaktadır. Konjugasyondan dolayı rezonans

nedeniyle halka dayanıklılığı artmakta ve böylece piridin azotunun proton yakalama

kabiliyeti azalmaktadır. Benzimidazoller, asitler ve bazlara karşı oldukça dayanıklıdırlar

ve oksitleyici bileşiklerden kolay etkilenmezler. Metilbenzimidazollerin permanganat

ile oksidasyonu, benzimidazolkarboksilik asitleri verir. Ancak permanganat ile yapılan

10

kuvvetli oksidasyon, benzimidazolün 4,5-imidazoldikarboksilik aside dönmesine neden

olur (12).

2.2. BENZİMİDAZOL ÇEKİRDEĞİNİN SÜBSTİTÜSYON REAKSİYONLARI

2.2.1. Benzen halkası üzerinde yürüyen reaksiyonlar

Benzimidazol türevlerinin elektrofilik sübstitüsyon reaksiyonları Wright ve Preston

tarafından geniş bir şekilde incelenmiş ve benzen halkasında sübstitüent taşımayan

benzimidazolde elektrofilik sübstitüsyonun 5(6). konumunda oluştuğu gözlemlenmiştir

[Şema 3] (2).

Şema 3

Elektrofilik atak, beşinci konumda elektron verici bir grubun varlığında yedinci

konuma, elektron çekici bir grubun varlığında ise yedinci konumdan çok altıncı konuma

yönelir (2).

Benzimidazolün benzen kısmındaki sübstitüentler, genellikle benzimidazolün

hazırlanmasından önce benzen halkasına takılırlar. Bu sebeple benzimidazollerin

sübstitüsyon reaksiyonları biraz ihmal edilmiştir (13).

Benzimidazolün derişik nitrik ve sülfirik asitler ile nitrolanması bize 5(6)-

nitrobenzimidazolleri vermektedir. Van der Want formik asit ve 4-nitro-o-fenilen-

diaminden aynı nitrobenzimidazolü elde ederek nitro grubunun konumunu belirlemiştir

[Denklem 4] (13).

Denklem 4

5(6)-Nitro-2-benzimidazolün nitrolanma ürünü 5,6-dinitro-2-metilbenzimidazol oldu-

ğundan muhtemelen çoğu nitrolama 5,6-dinitro türevi şeklindedir. Nitrolanma

reaksiyonu bir nitro grubu taşıyan bireyler için 0-5°C’de, iki nitro grubu taşıyan türevler

için ise kaynatılarak yapılmıştır. Son durumda oluşan iki izomer 5,6-dinitro ve 5,7-

11

dinitro türevleri ayrımsal kristallendirmeyle ayrılabilmişlerdir [Denklem 5]. Çalışmalar

sırasında sülfirik asit-nitrik asit karışımında nitrolanma reaksiyonunun başarısız olan

türevlerinin nitrolanmaları, daha ılımlı bir ortam olarak maddenin asetik asitteki

çözeltisine sülfirik asit-nitrik asit karışımı ilave edilerek sağlanmıştır (2).

Denklem 5

Benzimidazollerin halojenlenmesi yaygın olarak çalışılmamıştır. Buzlu asetik asit içinde

bir mol brom ile 2-metilbenzimidazolün etkileştirilmesi ile 4(7)-brom-2-metil-

benzimidazol oluşmaktadır (13).

2.2.2. İmidazol halkasında yürüyen reaksiyonlar

Proton alma ve verme reaksiyonları: sp² hibritleşmiş azot, asitlerle kolaylıkla

protonlanarak tuz oluştururlar. sp³ hibritleşmiş azotun hidrojeni metallerle yer

değiştirebilecek kadar asidiktir ve metal benzimidazolleri verirler (2).

Alkillenme reaksiyonları: Benzimidazoller alkil halojenürlerle ılımlı şartlarda 1-

alkilbenzimidazolleri, daha kuvvetli şartlar altında ise 1,3-dialkilbenzimidazolium

halojenür tuzlarını oluştururlar [Şema 4]. Alkillenme ajanı olarak alkil halojenürler

yanında diazometan ve dialkil sülfatlar da kullanılmıştır (2).

Şema 4

12

2.3. BENZİMİDAZOLLERİN GENEL SENTEZ YÖNTEMLERİ

2.3.1. Açillenmiş o-nitroarilaminlerden hareketle :

İlk benzimidazol sentezi, 1872 yılında 2-nitro-4-metil asetanilidin redüksiyonu ile

gerçekleştirilmiş ve 2,5 (veya 2,6)-dimetilbenzimidazol türevi elde edilmiştir [Şema 5]

(11).

Şema 5

o-Dinitrobenzen türevlerinin kalay klorür ile hidroklorik asit ve asetik asit varlığında,

izole edilmeksizin redüksiyonu benzimidazol yapısının oluşmasına neden olmaktadır.

1,2-Dinitro-3,4,5,6-tetrametilbenzenin aynı redüksiyon koşullarında asetik asit ile

muamelesi sonucu 2,4,5,6,7-pentamentil benzimidazol oluşmaktadır [Denklem 6] (11).

Denklem 6

2.3.2. o-Fenilendiaminler ile karboksilik asitler, asit anhidritleri, esterler ya da

amidlerden hareketle:

o-Fenilendiamin ve karboksilik asidin reaksiyonu ile ilk benzimidazol sentezi,

Ladenburg tarafından 1875 yılında gerçekleştirilmiştir. 3,4–Diaminotoluen, glasiyal

asetik asit içinde ısıtılarak 2,5–(ya da 2,6) dimetil benzimidazol elde edilmiştir (11).

o-Fenilendiamin ile formik asit muamele edilerek, hiç bir sübstitüent taşımayan

benzimidazol ana halkası sentezlenmiştir. 2-Alkil benzimidazoller de, yine o-

fenilendiamin ile karboksilli asidlerin reaksiyonu sonucunda elde edilmiştir (11).

13

Benzimidazol sentezinde en çok kullanılan metod, o-fenilendiaminlerin dilüe HCl’deki

(genellikle 4N HCl) çözeltisi ile karboksilik asit ya da asit anhidritinin reaksiyonudur

[Denklem 7]. Bu yöntem, Phillips’in benzimidazol sentezi olarak bilinmektedir (11).

Denklem 7

Bis-benzimidazoller ise iki mol o–fenilendiamin ile bir mol dikarboksilli asidin,

seyreltik HCl’li ortamda ısıtılması sonucu major ürün olarak elde edilmektedir [Şema 6]

(11).

Şema 6

2-Alkil-sübstitüe türevi bileşiklerin elde edilmesinde Philips metodu iyi sonuç

vermesine karşın, 2-aril-sübstitüe benzimidazollerin sentezinde sıklıkla başarısızlıkla

sonuçlanmakta ya da reaksiyon verimi oldukça düşük olmaktadır. o-Fenilendiamin

türevi bileşiklerin, polifosforik asit (PPA) varlığında alkil ya da aril karboksilik asitlerle

reaksiyonu ile yüksek verimle 2-alkil/aril benzimidazol türevi bileşikler elde

edilmektedir [Denklem 8] (12).

Denklem 8

14

Bis-benzimidazol türevi bileşikler de bu yöntemle değişen verimlerle elde

edilebilmektedir [Denklem 9] (12).

Denklem 9

2.3.3. o-Fenilendiamin ile nitrillerden hareketle :

o-Fenilendiaminin mono HCl tuzu ile bir alifatik ya da aromatik nitrilin 200°C’de

reaksiyonuyla 2-alkil/arilsübstitüe benzimidazol yapısı elde edilmektedir [Şema 7] (12).

Şema 7

2.3.4. o-Fenilendiaminler ile iminoeterler veya iminotiyo eterlerden hareketle :

o-Fenilendiamin ile fenasetimino metil eterin, metanoldeki çözeltisinin ısıtılması sonucu

2–benzilbenzimidazol oluşmaktadır [Denklem 10] (12).

Denklem 10

Aynı yöntemle, 3,4-diamino benzamidin bileşiğinin, çeşitli imidat esterleri ile

reaksiyonu sonucunda, 2-5’-bis-benzimidazol türevi bileşikler sentezlenmiştir [Denklem

11] (12).

15

Denklem 11

2.3.5. o-Fenilendiamin ile aldehit ya da ketonlardan hareketle :

Bir mol o-fenilendiamin ile iki mol aldehit arasından Schiff bazını izleyerek,

benzimidazol yapısının oluşumuna ait reaksiyon ile 1-benzil-2-fenilbenzimidazol yapısı

sentezlenmiştir [Şema 8] (12).

Şema 8

Weidenhagen 1936 yılında aldehitlerle gerçekleştirilen reaksiyonlardaki verimin

düşüklüğünü, katalizör olarak bakır asetat kullanımı ile gideren bir yöntem önermiştir

(12).

Birbirine eşit moldeki o-fenilendiamin ve aldehit türevlerinin nitrobenzen varlığında

145-150 ºC’de reaksiyona girmesiyle, benzimidazol türevi bileşikler elde edilmektedir

[Denklem 12]. Bu yöntem, bilhassa bis-benzimidazol ve terbenzimidazol türevi

bileşiklerin sentez edilmesinde kullanılmaktadır [Denklem 13] (12).

Denklem 12

16

Denklem 13

o-Fenilendiamin ile aldehitlerin sodyumbisülfit (sodyum pirosülfit) katım ürünlerinin

reaksiyonu ile 2-arilbenzimidazol türevi bileşikler elde edilmektedir [Denklem 14] (12).

Denklem 14

3,4-Diaminobenzoik asit, sodyum pirosülfit varlığında 2-(4-metoksifenil)benzimidazol-

5-karboksaldehit ile reaksiyona girerek, bis-benzimidazol türevi bir bileşiğin sentezi

gerçekleştirilmiştir [Denklem 15] (12) .

Denlem 15

o-Fenilendiamin ve türevleri ile çeşitli alifatik ya da aromatik aldehitlerin solvansız

ortamda indiyum III triflorometansülfonat [In-(CF3SO3)3, induyum triflat, In-(OTf)3]

katalizörlüğünde oda sıcaklığında reaksiyona girmesiyle, yüksek verimlerde 2

sübstitüebenzimidazol türevi bileşiklerin [Denklem 16] elde edildiği bildirilmiştir.

Mevcut sentez yöntemleriyle karşılaştırıldığında; bu yeni yöntemin kolay uygulanabilir

17

olması, reaksiyon süresinin kısalığı, verimin yüksek oluşu ve katalizörün reaksiyon

sonunda geri kazanılarak tekrar kullanılabilmesi gibi avantajlara sahip olduğu

görülmektedir (12).

Denklem 16

o-Fenilendiamin, ketonlarla muamele edildiğinde 2,2-disübstitüe benzimidazolinleri

vermekte ve bu oluşan ürün ısıtıldığı zaman 2-sübstitüe benzimidazol ve hidrokarbon

yapılarını vermek üzere parçalanmaktadır [Şema 9] (12) .

Şema 9

2.3.6. 2-Metiltiyopsödoüre sülfat ile reaksiyonuyla :

o-Fenilendiaminler ile 2-metiltiyopsödoüre sülfat ve metilkloroformat karışımından,

bazik ortamda 1H-benzimidazol-2-karbamatlar elde edilmektedir [Denklem 17]. Anti-

helmentik etkili mebendazol bu yolla sentezlenmiştir (12).

Denklem 17

18

2.3.7. Siyanojenbromür ile reaksiyonuyla :

3,4-Diaminobenzofenon ile siyanojenbromür sulu ortamda muamele edildiğinde, 2–

amino–5(6)–benzoil-1H-benzimidazol elde edilir [Denklem 18] (15).

Denklem 18

2.4. ANTİMİKROBİYAL ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ

Bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde yararlanmak üzere araştırıcıların dikkatini çeken

heterosiklik halkalardan biri de benzimidazol halkasıdır. Benzimidazol halkası [Formül

3] purin çekirdeğini taşıyan adenin ve guanin [Formül 4, 5] izosteri olup, purin anti-

metaboliti olabilir. Bu nedenle, canlı sistemlerde benzimidazol halkasının biyo-

polimerlerle kolayca etkileşim gösterebileceği düşünülmektedir (3).

Formül 3 Formül 4 Formül 5

Benzimidazol türevleri antihistaminik, antiülseratif, antihelmentik ve antipsikotik

ilaçlarda medisinal kimyasal ajan olarak sık kullanıma sahiptir. Çeşitli

benzimidazollerin ise antiviral, antikoagülan, antienflamatuar, antibakteriyel ve

antikanser etkili türevleri çeşitli raporlarda bildirilmiştir. Ayrıca benzimidazol-thion ve

alkil-thio sübstitüe benzimidazol sistemlerin muhtemel antimikrobiyal, antibakteriyel ve

antitümör ajanları araştırmalara konu teşkil etmiştir (16).

Vitamim B12’nin (siyanokobalamin) yapısında doğal olarak da yer alan benzimidazol

çekirdeği, günümüzde bazı farklı ilaç gruplarının etken maddesi olarak karşımıza

çıkmaktadır (3). Günümüzde halen tedavide kullanılan ve antihelmentik etkinliği

kanıtlanmış olan mebendazol, tiyabendazol ve albendazol benzimidazol halka sistemi

içeren ilaçlardır. Sübstitüe benzimidazol bileşiklerinden omeprazol, lansoprazol,

pantoprazol ve benzeri bazı bileşikler proton pompası inhibitörü ve H2 reseptör blokeri

olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar (10) .

19

Benzimidazol halka sistemi üzerinde bugüne kadar yapılan çalışmalarda, antimikrobiyal

etki açısından ümit verici sonuçlara ulaşmada 1., 2. ve 5(6). konum sübstitüsyonlarının

önemi dikkat çekmektedir (11).

1. Ve 6. konumda alkil ve 5. konumda nitro taşıyan benzimidazol türevlerinin

mikroorganizmalara karşı etkili olduğu bildirilmiştir (11).

Kılcıgil and Altanlar (17), birçok benzimidazol türevi bileşiğin sentezinin yapılıp,

onların Candida albicans, Candida glabrata ve Candida krusei’ye karşı in vitro

antifungal aktivitelerinin test edildiğini bildirmişlerdir.

Dawood and Abdel-Wahab (18), benzimidazokinazolinler, benzimidazo-izokinolinler

ve benzimidazo[2,1-a]izo-indolon türevlerinin potent antitümör ajan; benzimidazo[2,1-

b]kinazolinlerin potent immuno-supresör ve benzimidazo[2,1b]benzo[f]izoquinolin

halka sistemlerini mevcut farmakolojik aktif bileşikler olarak tanımlamışlardır.

İzoindolo[2,1-a]benzimidazolün ise sedatif ve trankilizan etkili bileşiklerden olduğunu

bildirmişlerdir.

2., 5(6). Ve 7. konumlarda çeşitli sübstitüentler içeren benzimidazol türevleri

antibakteriyel aktivite yönünden incelendiğinde, 2. konumda 2-piridil grubunun, 5.

konumda bulunan metoksi, etoksi, triflorometil, nitro ve klor gruplarının etki açısından

önemli sübstitüentler olduğu belirtilmektedir. Test edilen bileşikler, mikroorganizmalara

karşı 50-100 µg/ml MİK değerleri ile sınırlı bir aktivite gösterirken, 5-nitro-2-(2-piridil)

benzimidazolün E. coli’ye karşı 10 µg/ml MİK değeri ile en iyi aktiviteyi gösterdiği

bildirilmiştir (12).

2,5-Di-2-benzimidazolilfuran [Formül 6] türevlerinin test edilen farklı kültürlerde

germisidal veya fungusidal olarak aktivite göstermediği belirtilmektedir (12).

Formül 6

5-Floro-2-(5’-nitro-2’-furil)benzimidazolün (FONO2) [Formül 7] antimikrobiyal ve

antifungal aktiviteler yönünden kendisine karşılık benzoksazol analoğundan daha üstün

olması nedeniyle, imidazol halkasındaki −NH− grubunun bu sınıf bileşikler için

20

biyolojik aktivitede önemli rol oynadığı bir araştırmacı grubu tarafından belirtilmiştir

(11).

Formül 7

2-Aminobenzimidazol’ün, aromatik aldehitlerle kondensasyonu sonucu elde edilen

ariliden-2-aminobenzimidazolleri, merkaptoasetik asid, kloroasetilklorür ve ftaloil glisil

klorür ile siklokondensasyona tabi tutularak, sırası ile 4-tiyazolidinonlar ve

azetidinonları (β-laktam) [Şema 10] sentezlenmiştir. Antimikrobiyal aktivite inceleme-

leri sonucunda her iki grupta da iyi aktivite gösteren bileşiklerin olduğu bildirilmiştir (12).

Şema 10

Bir çalışmada bir seri N-benzimidazol-2-il-asetil-N’-[alkil ve tiyokarbamoil] hidrazinler

ve N-benzimidazol-2-il-metil-N’-alkil ve ariltiyohidrazin bileşikleri sentezlenmiştir.

Antimikrobiyal aktivite çalışmaları sonucunda bileşiklerin özellikle S. aureus’a karşı

daha aktif oldukları ve Formül 8’de görülen türevin 62 μg/ml’lik MİK değeri ile S.

aureus’a karşı oldukça iyi aktivite gösterdiği saptanmıştır (12).

Formül 8

Pirido[1,2-a]benzimidazol halka sisteminin 3-OH ve N-5 konumunda farklı sübsti-

tüentleri taşıyan türevler [Formül 9] sentezlenmiştir. Antimikrobiyal etki incelemeleri

21

sonucunda, N-5 alkilasyonu ve 3-OH tosilasyonunun antimikrobiyal aktivite kaybına

neden olduğu ve sonuçta serbest 3-OH ve 5-NH sübstitüentlerinin geniş spektrumlu

antimikrobiyal aktivite için gerekli olduğu bildirilmiştir. 3-OH türevlerinin, S. aureus ve

C. albicans’a karşı 3-5 µg/ml MİK değerleri ile referans antibiyotiklerle kıyaslandığında

çok iyi sonuçlar verdiği belirtilmiştir (12).

Formül 9

5-N-Açil-2-(2-hidroksifenil)benzimidazol türevlerinin, periodontal rahatsızlıklardan

sorumlu Actinomycetes viscosus ve Bacteriodes gingivalis’e karşı yüksek düzeyde

antibakteriyal aktivite gösterdiği bildirilmiştir (3).

7. Konumda aminobenzimidazol halkası taşıyan sefalosporin türevlerinde [Formül 10],

gram-pozitif ve bazı gram-negatif mikroorganizmalara karşı Sefotaksim ile

karşılaştırılabilir bir aktivite elde edilmiştir (3).

Formül 10

Benzimidazol türevi bazı yeni bileşikler sentezlenip antimikrobiyal aktiviteleri

incelenmiştir. Selenyum taşıyan bileşik [Formül 11], 50 µg/ml MİK değeri ile gram-

pozitif bakterilerden S. aureus ve Enterococcus faecalis’e karşı en etkili; yapısında

tellurium taşıyan bileşik [Formül 12] 50 µg/ml MİK değeri ile gram negatif

bakterilerden E. coli ve P. aeruginosa’ya karşı tek etkili bileşik; spiro yapısı taşıyan

22

bileşik [Formül 13] ise 50 µg/ml MİK değeri ile C. albicans ve C. tropicalis’e karşı en

etkili bileşik olarak bulunmuştur (11).

Formül 11 Formül 12

Formül 13

Daha önce antibakteriyel aktiviteleri test edilmiş bir seri benzimidazol [Formül 14] ve

imidazopiridin türevleri üzerinde yapılan yapı-etki çalışmaları sonucunda, S. aureus ve

B. subtilis’e karsı olan aktivitenin, R3 konumunda lipofilik sübstitüentler ile arttığı ve

ideal lipofilik karakterin (log P) 4.9 civarında olduğu bildirilmiştir. Ayrıca, elektron

çekici sübstitüentlerin etkiyi azalttığı; R3 konumunda hacimli gruplar olduğunda E.

coli’ye karşı olan aktivitenin arttığı; bileşikler metilen grubuna sahip olduğunda B.

subtilis’e karşı olan aktivitenin azaldığı; R2 konumunda daha az lipofilik karakterde

sübstitüentler yer aldığında ise P. aeruginosa’ya karşı biyolojik aktivitenin daha da

arttığı bildirilmiştir (11).

Formül 14

23

1-(Dialkilaminometil)-2-(p-sübstitüefenil)-5-sübstitüe benzimidazol türevi bileşikler

sentezlenmiş ve bu türevlerin antimikrobiyal aktiviteleri araştırılmıştır. Aşağıda genel

formülleri verilen [Formül 15] türevler içerisinde, 1-(dietilaminometil)-2-(4-kloro-

fenil)-5-nitro-benzimidazol hidroklorürün en iyi aktiviteye sahip olmakla birlikte,

sentezlenen bazı analogların da Streptomisin ile kıyaslandığında gram-pozitif ve gram-

negatif mikroorganizmalara karşı eşdeğer ya da daha fazla antibakteriyel aktivite

gösterdiği bildirilmiştir (11).

Formül 15

1,2,5-Trisübsitüe benzimidazol türevlerinin antimikrobiyal ve antifungal aktiviteleri

incelendiğinde, Formül 16 ile verilen bileşiğin, C. parapsilosis’e karşı referans bileşik

Klotrimazolden daha yüksek, C. albicans’a karşı ise eşdeğer etki gösterdiği

bildirilmiştir. Bu bileşiğin gram-pozitif bakterilere karşı Gentamisin ve Strep-

tomisin’den daha etkili olduğu belirtilmiştir (11).

Formül 16Benzimidazollerin sülfit analoglarının [Formül 17], proton pompası inhibitörü olarak in

vitro Helicobacter spp.’e karşı selektif antibakteriyal aktivite gösterdiği bildirilmiştir

(12).

Formül 17

24

Bir araştırmacı grubu sentezledikleri bir seri 2-fenil benzimidazol türevleri içerisinde

Formül 18’de gösterilen dikatyonik amidin türevinin in vitro olarak C. albicans ve C.

glabrata’ya karşı sırasıyla 0.78, <0.09 μg/ml MİK değeri ile flukonazol ve amfoterisin

B’ye yakın aktivite gösterdiklerini bildirmişlerdir (11).

Formül 18

5-[2-(2-Metilbenzimidazol-1-il)etil]-[1,3,4]-oksadiazol-2(3H)-tiyonun [Formül 19] anti-

mikrobiyal aktivitesi B. cereus, E. coli, S. cerevisue ve A. niger’e karşı denenmiş ve B.

cereus’a karşı çok iyi aktiviteye sahip olduğu saptanmıştır (11).

Formül 19

2,5-Disübstitüe-6-arilamino-4,7-benzimidazoldion yapısında bileşikler sentezlenmiş ve

antifungal aktiviteleri test edilmiştir. Bu bileşikler arasında 6-arilamino-5-kloro-2-(2-

piridil)-4,7-benzimidazoldion türevleri [Formül 20] Candida türleri ve Aspergillus

niger’e karşı güçlü antifungal aktivite göstermiştir. Molekülde bulunan 6-arilamino

grubunun antifungal aktiviteden önemli ölçüde sorumlu olduğu bildirilmiştir (11).

Formül 20

Benzimidazol-il-benzamid yapısında bileşikler sentezlenip bu bileşikler antimikrobiyal

açıdan test edilmiştir. Aşağıda formülü verilen bileşik [Formül 21] B. subtilis’e karşı

12.5 μg/ml MİK değeri ile önemli bir antibakteriyel aktivite ve C. albicans’a karşı da

6.25 μg/ml MİK değeri ile iyi bir antifungal aktivite göstermiştir. Benzimidazol

25

halkasının 2. konumundaki fenilin taşıdığı aminin anilide sübstitüsyonunun

antimikrobiyal aktiviteyi azalttığı bildirilmiştir. Kükürt taşıyan bileşik ise [Formül 22]

test edilen mikroorganizmalara karşı orta derecede etkili bulunmuştur (11).

Formül 21 Formül 22

Temiz ve Şener (19), 4,5-disübstitüe-2-benzilbenzimidazol türevi bir seri bileşik

sentezleyip, bunların S. aureus, S. faecalis, P. aeruginosa, E. Coli ve K. pneumoniae'ye

karşı antibakteriyel ve C. albicans'a karşı antifungal etkilerini saptamışlardır. Tüm

bileşiklerin özellikle Gram negatif bakterilerden K. pneumoniae'ye karşı olan anti-

bakteriyel etkilerinin, denenen diğer bakterilere ve C. albicans'a karşı gösterdikleri

etkilere oranla daha yüksek olduğu bildirilmiştir.

Sübstitüe fenil/benzimidazol taşıyan benzileter yapısında bir seri yeni bileşik

sentezlenmiştir. Bu bileşiklerden Formül 23 ile gösterilen türevin in vitro ortamda 3.12

ve 6.25 μg/ml MİK değerleri ile sırasıyla S. aureus ve MRSA’ya karşı güçlü

antimikrobiyal aktivite gösterdiği gözlemlenmiştir (3).

Formül 23

Sentezlenen bir seri bileşikten Formül 24 dışında C. albicans ve C. parapsilosis’e karşı

standart ilaç olan ketokonazolden daha az antifungal aktivite gösterdiği bildirilmiştir

(20).

26

R: H R1: H

Formül 24

2.5. ANTİVİRAL ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ

6-{[(Hidroksiimino)fenil]metil}-1-[(1-izopropil)sülfonil]-1H-benzimidazol-2-amin

[Formül 24, 25] ve analogları sentezlenerek, syn- ve anti- izomerleri kristalizasyon ile

ayrılmış, ¹³C NMR ile yapıları kanıtlanmış ve soğuk algınlığı ve akut solunum yolu

enfeksiyonlarından en fazla sorumlu olan rhino-virüsüne karşı in vitro etkileri test

edilmiştir. Bu bileşiklerin bilinen bütün rhino-virüs tiplerine karşı etkili olduğu

bildirilirken, anti-izomerin daha aktif olduğu da bildirilmiştir (11).

Formül 24 Formül 25

2-(1H-benzimidazol-2-il-amino)pirimidin-4(3H)-on türevleri sentezlenmiş ve bunların

in vitro anti-HIV aktiviteleri incelenmiştir. Sentezlenen bileşikler arasında en iyi anti-

HIV aktiviteye sahip bileşiğin [Formül 26] terapötik indeksinin 1.45’den büyük

olmasına rağmen, bunun daha ileri in vitro testler için yeterli olmadığı bildirilmiştir

(11).

Formül 26

DRB’nin 2-kloro (TCRB) ve 2-bromo (BDCRB) analogları ve bunların da tri-O-asetil

[Formül 27] türevleri sentezlenip in vitro HCMV aktiviteleri araştırılmıştır. TCRB ve

BDCRB analoglarının HCMV’ye karşı oldukça etkili ve nonsitotoksik oldukları göz-

lenmiştir. Her iki bileşiğin de DNA sentezinin inhibisyonunu içeren yeni bir mekanizma

27

ile HCMV’yi selektif ve güçlü bir şekilde inhibe ettikleri ve bu nedenle DRB’den üstün

oldukları bildirilmiştir. Tri-O-asetil türevlerinin de nonsitotoksik konsantrasyonlarda

HCMV replikasyonunu inhibe etmeleri nedeniyle gansiklovir ve foskarnetten daha

üstün oldukları bildirilmiştir (11).

Formül 27

TCRB’nin son yıllarda bildirilen güçlü aktivitesinden hareketle, bazı halojenli asiklik

benzimidazol nükleozit türevleri [Formül 28] sentezlenmiştir. Asiklik analogların,

HCMV’ye potent ve selektif inhibitor etkili benzimidazol ribonükleozitlerden farklı

olarak, HCMV ve HSV-1 (Herpes Simplex Virüs Tip I)’e karşı inaktif veya zayıf etkili

olduğu bulunmuştur (11).

Formül 28

TCRB’nin 5’ modifikasyonlarının antiviral aktivite ve selektivite üzerindeki etkileri

incelenmiştir. HCMV ve HSV-1’e karşı yapılan antiviral aktivite çalışmaları sonucunda

sentezlenmiş olan 5’-O-alkilbenzimidazol nükleozit yapısındaki türevlerin bir kısmında

TCRB’ye benzer ve oldukça iyi aktivite gözlendiği ve aktivitenin alkil grubunun

büyüklüğündeki artış ile azaldığı bildirilmiştir. En aktif bileşik olarak bildirilen 5’-

halojenli türev [Formül 29] HCMV’ye karşı TCRB’den daha etkili bulunmuştur. Ancak

5’ modifiye analoglarının da TCRB gibi HSV-1’e karşı etkisiz oldukları bildirilmiştir

(11).

28

Formül 29

2-Sübstitüe D- ve L-eritrofuranozil benzimidazol bileşiklerinin [Formül 30] anti-HCMV

aktiviteleri üzerinde çalışılmış ve sentezlenen türevler arasında en iyi aktivite gösteren

bileşikler Formül 30’da gösterilmiştir. Bunlardan 1 ve 2 numaralı bileşikler TCRB’den

10, BDCRB’den 4 ve gansiklovirden 40 kat daha aktif oldukları bildirilmiştir. Ayrıca bu

bileşiklerin düşük toksisiteye sahip oldukları belirtilmiştir. Bu bileşiklerin asetilli

türevleri olan 3 ve 4 numaralı bileşiklerin aktiviteleri 1 ve 2 numaralı bileşiklere benzer

bulunmuş, bu durum asetilli türevlerin serum esterazları ile deasetilasyona uğratılarak 1

ve 2 numaralı bileşiklere dönüşmesi ile açıklanmıştır (11).

Formül 30

Sentezlenen maribavir ([5,6-dikloro-2-izopropilamino-1-(β-L-ribofuranozil)-1H-benz-

imidazol, benzimidavir, 1263W94]) bileşiğinin [Formül 31], HCMV’ye karşı BDCRB

ve gansiklovirden daha güçlü, gansiklovirden daha az toksik etki gösterdiği bildi-

rilmiştir. Ayrıca benzimidavir gansiklovire dirençli suşlarda da etkili bulunmuştur (11).

Formül 31

29

TCRB’nin trisiklik analogları [Formül 32] sentezlenip HCMV ve Herpes Simplex Vi-

rus Tip I’e karşı test edildiğinde HCMV’ye karşı TCRB etkili iken, sitotoksisitesinin

yüksek olduğu bildirilmiştir (11).

Formül 32

Antiviral aktiviteye sahip 2,5,6-trikloro-1-(β-D-ribofuranozil)benzimidazolün

nonnükleozit analogları olan 1-(sübstitüebenzil)-2-sübstitüe-5,6-diklorobenzimidazol

türevleri antiviral yönden incelenmiş ve bu bileşiklerin HCMV’ye karşı benzimidazol

ribonükleozitlerden daha az aktif, HSV-1’e karşı ise etkisiz olduğu ve bileşiklerden

bazılarının ise HIV’e karşı aktif olduğu bildirilmiştir. Sitotoksisite ve HIV’e karşı akti-

vitenin en iyi şekilde ayrılması için 2. konumda bir Cl veya Br atomuna ihtiyaç

duyulduğu bildirilmiştir. 2-Kloro ve 2-bromo serileri, 2-amino serilerinden daha az

toksik bulunmuştur. Yapılan incelemeler sonunda aşağıda formülü yer alan bileşikler

[Formül 33, 34, 35] ümit verici olarak belirtilmiştir (11).

Formül 33 Formül 34 Formül 35

TBZ analoğu olan bir seri 2-aril-1-benzil-benzimidazol türevi bileşikler [Formül 36]

sentezlenip antiviral aktiviteleri incelenmiştir. 5. ve/veya 6. konumların hacimli

gruplarla sübstitüe edilmesinin aktiviteyi azalttığı, en iyi 4 numaralı bileşiğin selektif

olarak HIV-1 (IIIB) replikasyonunu inhibe etmesine rağmen, sentezlenen tüm

bileşiklerin aktivitesi yeterli görülmemiştir (11).

30

Formül 36

Arilsülfonların non-nükleozid antiviral bileşiklerin önemli bir sınıfını oluşturması

nedeniyle bir seri N-benzensülfonil 2-(2 or 3-piridiletil)benzimidazol türevi bileşik

sentezlenip antiviral etkileri incelenmiş ve aşağıda formülleri yer alan türevlerin

[Formül 37] mikromolar konsantrasyonda RNA virüslerine karşı etkili bulunmuşlardır

(11).

Formül 37

Sentezlenerek antiviral etkileri incelenen 2-sübstitüe benzimidazole N-karbamat türevi

bileşiklerinden özellikle iki tanesinin [Formül 38, 39] nontoksik konsantrasyonda etkili

olduğu, ancak bunun yeterli olamayacağı gösterilmiştir. Ayrıca 2. konum sübsti-

tüsyonunun önemi vurgulanarak bu konumda yer alan izopropilkarboksamid grubu ile

en iyi aktiviteye ulaşıldığı da bildirilmiştir (11).

Formül 38 Formül 39

5-Karboksilikasit benzimidazollerin HCV NS5B RdRp’ye karşı aktivitesi incelenmiştir.

5. Konumundaki karboksilikasit grubunun, amid grubuyla yer değiştirmesi halinde

aktivitesinin arttığı gözlemlenmiştir [Formül 40]. 1. Konumdaki siklopentil halkasının

siklohekzil ile yer değiştirmesi halinde 2 kat artan aktivite ve sikloheptil ile yer

31

değiştirmesiyle korunan bir aktivite gözlemlenmiştir. Polar bir sübstitüent olan N,N-

dimetilkarboksamido grubu içeren benzen halkasının, piridin ile yer değiştirmesi

aktiviteyi 10 kata kadar düşürdüğü bildirilmiştir. Formül 40’daki 2 bileşiğin yüksek

hücresel aktivitelerinin yanı sıra sitotoksik etki göstermedikleri bildirilmiştir (11).

Formül 40

2.6. SERBEST RADİKALLER

Yüksek oranda reaktif ve tahrip gücü fazla moleküler serbest radikaller, insan sağlığı ve

hastalıklardaki rollerinden dolayı son yıllarda oldukça önemli hale gelmiştir. Kanser,

yaşlanma ve ateroskleroz gibi oldukça yaygın ve yaşamı tehdit eden hastalıklarda ortaya

çıkan fiziksel hasarın altında yatan neden olarak serbest radikallerin reaksiyonları

gösterilmektedir (3).

Serbest radikaller bir çift eşlenmemiş elektron içeren atom ya da atom gruplarıdır. Bu

molekül türlerinin çoğu oksijen ve daha az olarak azot atomu merkezlidir. Gerçekte,

soluduğumuz moleküler oksijen de bir serbest radikaldir. Serbest radikaller, stabil

olmayan bileşiklerdir ve stabilitelerini sağlamak için ihtiyaç duydukları elektronu

yakalamak amacıyla, diğer bileşiklerle çok hızlı bir şekilde reaksiyon verirler. Genelde,

serbest radikaller, en yakınlarındaki stabil moleküle onun elektronunu çalmak üzere

atak yaparlar ve atak yapılan molekül elektronunu kaybettiğinde radikal haline döner.

Oluşan bu reaktif radikaller, domino taşları gibi bir dizi zincir reaksiyonu başlatırlar. Bu

süreç, yaşayan bir hücrenin hasarı veya ölümü ile sonuçlanır. Bazı serbest radikaller,

normal metabolizma sonucu oluşur. Bazen, immun sistem hücreleri, amaca yönelik

olarak virüsleri ve bakterileri nötralize etmek için serbest radikaller oluşturur. Bununla

birlikte kirlilik, radyasyon, sigara içimi ve herbisitler gibi çevresel faktörler de çok

sayıda serbest radikalin oluşmasına neden olur [Tablo 1]. Normalde vücut, endojen

antioksidanların yardımıyla oluşan serbest radikallerin üstesinden gelebilir, fakat eğer

antioksidanlar kullanılamaz durumda ise ya da serbest radikallerin üretimi aşırı miktarda

ise, vücutta hasar meydana gelir [Tablo 1]. Serbest radikallerin neden olduğu olumsuz

32

sonuçlar, DNA ya da hücre membranı gibi önemli hücresel bileşenlerle etkileştikleri

zaman yaptıkları hasardan ileri gelir. Bu tür bir gelişme olduğunda, hücreler hatalı bir

şekilde işlevlerini yaparlar ya da ölürler. Serbest radikal hasarının dikkate değer bir

diğer özelliği de yaşın ilerlemesiyle birlikte artmasıdır (3).

Moleküler zincir reaksiyonlarının, canlı dokuların fonksiyonları ve yapısına özgü

etkileri vardır. Sonuç olarak; doğal seleksiyon, Reaktif Oksijen Türleri’nin (ROT)

kuvvetli yıkıcı reaktivitesini kontrol ya da nötralize eden bir seri intrasellüler koruma

mekanizması geliştirmiştir. Bu mekanizma özellikle ROT ile reaksiyon veren

moleküller tarafından gerçekleştirilir. Bu moleküllerin bazıları E ve C vitamini gibi

basit moleküllerken, bazıları ise superoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT) gibi

enzimlerdir. Bu bileşiklerin tamamı serbest radikal süpürücüler olarak adlandırılır (3).

Tablo 1. Serbest radikal oluşumuna yol açan endojen ve eksojen etmenler

2.6.1. Reaktif Oksijen Türleri (ROT)

Aerobik canlılar, yaşamsal açıdan gerekli kimyasal ve ısı enerjisini sağlayabilmek

amacıyla, karbon ve hidrojen atomlarınca zengin molekülleri oksitlemek için oksijen

molekülünü kullanırlar. Oksijenin kullanımı sırasında toksik etki gösteren bazı ara

bileşikler meydana gelebilir. Bu bileşikler radikal niteliğinde olup, özellikle hücresel

düzeyde toksik etki gösterirler.

Bu şekilde oluşan radikaller, çoğunlukla üst düzeyde reaktif bir nitelik taşırlar. Çünkü

bu tür yapıların elektronları, daha stabil hale gelmek için, diğer bir elektron ile arasında

kimyasal bir bağ kurarak biraraya gelir. O nedenle süperoksit (O2˙ˉ ) gibi oksijen içeren

radikaller “reaktif oksijen türleri” [Tablo 2] olarak adlandırılırlar. Olayın dönüm noktası

33

diyebileceğimiz bu bulgu, yıllar önce Linus Pauling tarafından saptanmış ve kendisine

1954 senesinde kimya alanında Nobel ödülünü kazandırmıştır (3).

Tablo 2. Radikaller ve non-radikaller

Reaktif Oksijen Türlerinin Üretimi: Normal hücresel solunum süresince, oksijen, su

ve oldukça reaktif bir bileşik olan süper okside çevrilir [Denklem 19].

Denklem 19

Hücrede Reaktif Oksijen Türlerinin Kaynağı: Hücrede reaktif oksijen türü

olabilecek değişik kaynaklardan söz edilmektedir. Bunların başlıcaları ;

• Mitokondriyal elektron transport zincirinden elektron sızıntısı,

• Endoplazmik retikulum ve nükleer membranda, membrana bağlı sitokromların oksi-

dasyonu,

• Ksantin oksidazın katalitik döngüsü,

• Dihidroorotat dehidrojenaz, flavoprotein dehidrojenaz, amino asit oksidaz ve triptofan

dioksijenaz gibi enzimlerin katalitik döngüsü,

• Araşidonik asit metabolizması (enzimatik lipid peroksidasyonu) [Şekil 1],

34

Şekil 1. Araşidonik asit metabolizması

• Aktive olmuş makrofajlar, nötrofiller ve ezonofillerde fagositik solunumsal patlamaya

neden olmaktadırlar. Solunumsal patlama süperoksit oluşumuna etki eden moleküler

oksijenin hızlı tüketimi olarak adlandırılır [Şekil 2]. Solunumsal patlama sonunda,

aralarında süperoksit anyonu (O2˙ˉ), hidrojen peroksit (H2O2), ve singlet oksijenin (O2)

yer aldığı reaktif oksijen ara ürünleri ile hipokloröz asit (HOCl) gibi güçlü oksidan

maddeler oluşmakta ve mikrobisidal etki göstermektedirler.

Şekil 2. Solunumsal patlama

35

• Bazı yabancı toksik maddelerin etkisi,

1. Toksinin kendisi bir serbest radikaldir (NO2˙).

2. Toksin bir serbest radikale metabolize olur [Denklem 20].

Denklem 20

3. Toksinin metabolizması sonucu serbest oksijen radikali meydana gelir. Bazı hallerde

sitokrom P450, aşırı miktarda süperoksit radikali (O2˙ˉ) üreten bir izoenzime dönüşür

[Şekil 3].

Şekil 3. Sitokrom P450 redüktazın O2˙ˉ üretmesi

4. Toksin, antioksidan aktiviteyi düşürür.

*Örneğin parasetamolün karaciğerde sitokrom P450 tarafından metabolizması,

glutatyonun miktarını azaltır.

Çeşitli biçimlerde oluşan bu reaktif oksijen türleri, sonuçta protein degradasyonuna yol

açarak, nükleik asitler, şekerler, proteinler ve lipidler ile reaksiyona girer.

Düşük konsantrasyonlarda ROT, hücrelerin sinyalizasyon sürecinde işlev görür; yüksek

konsantrasyonlarda ise DNA ve RNA gibi hücresel makromoleküllere zarar verir ve

apoptoziste (programlı hücre ölümünde) rol alırlar. ROT’un lipidlere olan etkisi ise lipid

peroksidasyonunu indüklemeleri şeklindedir (3).

2.6.1.1. Süperoksit Radikali

Süperoksit eşlenmemiş bir çift elektron içeren kimyasal bir radikaldir. Oksijen

molekülünün bir elektron alması sonucu oluşur. Hücre içinde oksihemoglobinin

36

methemoglobine dönüşmesi aşamasında ksantin oksidaz enziminin katalizlediği

reaksiyonlarla, elektron taşınım zincirinde oksijen indirgenirken, solunumsal patlama

olayında süperoksit radikali oluşmaktadır.

Süperoksit radikali oluşumunun, özellikle serbest radikaller ve reaktif oksijen türlerini

bol miktarda içeren sigara içimi ve ozon gibi bir kaç harici nedeni vardır. Önemli olan

nokta, sigara içimi ve ozonun dışındaki çevreyi kirleten çoğu kimyasal maddenin ROT

ve serbest radikallerin anlamlı şekilde artışına katkısının olmamasıdır (3).

2.6.1.2. Hidrojen Peroksit (H2O2)

Hipokloröz asit gibi, H2O2 de serbest radikal değildir. Ancak H2O2 in vivo olarak

süperoksit radikalinin oksidazlarla dismutasyonu sonucu oluşabilir [Denklem 21]. H2O2

membranları geçerek, bir seri bileşiği yavaş yavaş oksitleyebilmektedir.

Denklem 21

H2O2’nin organizmadaki bazı metabolik rolleri bilinmektedir. H2O2, tiroid hormonunun

biyosentezinde, genlerin ekspresyonunda ve HIV infekte hücrelerde HIV’in ekspres-

yonunu indükleyici olarak rol almaktadır.

H2O2, düşük konsantrasyonlarda (mikromolar), oldukça az reaktiftir. Bununla birlikte,

yüksek konsantrasyonlarda, çeşitli hücrelerin enerji üreten sistemlerine atak yapabilir.

Örneğin, glikolitik bir enzim olan gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenazı inaktive eder.

H2O2, geçiş metallerinin varlığında hidroksil radikalini oluşturur ve O2’nin varlığı bu

reaksiyonu kolaylaştırır (3).

2.6.1.3. Hidroksil Radikali (HO˙)

Süperoksit radikali ve H2O2’nin toksisitelerinin çoğu HO˙ radikali oluşumundan ileri

gelmektedir. Hidroksil radikali, oksijen merkezli oldukça reaktif bir radikal olup,

hücrelerdeki yarı ömrü yaklaşık 10-9 saniyedir. Diğer radikallerde olduğu gibi, hidroksil

radikali de bir diğer radikalin oluşumuna neden olur. Bu moleküler zincir reaksiyonunda

oluşan diğer radikaller HO˙ radikalinden daha az reaktiftir. Hidroksil radikali bütün

proteinlere, membranlardaki doymamış yağ asitlerine, DNA’ya ve diğer birçok

biyolojik moleküle atak yapar.

37

Bir geçiş metali olan Fe2+ Fenton reaksiyonu ile [Denklem 22] hidroksil radikali olu-

şumunu katalizler.

Denklem 22

HO˙ Radikali Haber-Weiss reaksiyonu [Denklem 23] aracılığıyla da elde edilebilir. Bu reaksiyonda süperoksit radikalinin rolü Fe3+’ü Fe2+’ye redüklemektir.

Denklem 23

Ayrıca suyun yüksek enerjili iyonize edici radyasyona maruz kalması sonucunda oluşur.

Olasılıkla reaktif oksijen türlerinin (ROT) en güçlüsüdür (3).

2.6.1.4. Singlet Oksijen (O2)

Singlet oksijen molekülü, yapısında iki adet çiftlenmemiş elektron taşır. Singlet oksijen

hücre membranındaki poliansatüre yağ asidleriyle doğrudan reaksiyona girerek lipid

peroksitlerin oluşumuna yol açar (3).

Singlet oksijen, başlıca şu mekanizmalarla vücutta oluşabilir:

a) Pigmentlerin (örneğin flavin içeren nükleotidler, retinal, bilirubin) oksijenli ortamda

ışığı absorblamasıyla,

b) Hidroperoksitlerin metaller varlığındaki yıkım tepkimelerinde,

c) Kendiliğinden dismutasyon tepkimeleri sırasında,

d) Prostaglandin endoperoksit sentaz, sitokrom P450 tepkimeleri, myelo/kloro/lakto-

peroksidaz enzimlerinin etkileri sırasında.

Oksijenin bu enerjetik reaksiyonu sonucunda iki tip singlet oksijen üretilir.

1. Sigma singlet oksijen: Enerjisi daha fazladır ve çok kısa ömürlüdür.

2. Delta singlet oksijen: Daha uzun ömürlüdür ve gözlenen kimyasal reaksiyonlardan

esas sorumlu form olduğu kabul edilmektedir.

38

Singlet oksijen diğer moleküllerle etkileştiğinde ya içerdiği enerjiyi transfer eder, ya da

kovalent tepkimelere girer. Özellikle karbon-karbon çift bağları singlet oksijenin

tepkimeye girdiği bağlardır. Doymamış yağ asitleri ile de doğrudan tepkimeye girerek

peroksi radikalini oluşturur ve HO˙ kadar etkin bir şekilde lipid peroksidasyonunu

başlatabilir (3).

2.6.1.5. Peroksil Radikali (HOO˙)

HOO˙ Radikali, protonlanmış O2˙ˉ (süperoksit radikali) olarak kabul edilir. Peroksil

radikalleri Russel mekanizması ile [Denklem 24] singlet oksijen oluşturmak üzere

birbirleriyle reaksiyona girebilirler (3).

Denklem 24

2.6.1.6. HOCl (Hipokloröz Asit)

Hipokloröz asit de radikal olmadığı halde ROT arasında yer alır ve fagositik hücrelerce

bakterilerin ortadan kaldırılmasında önemli rol oynar. Aktive olan nötrofiller, monosit

ve makrofajlar, eozinofiller O2˙ˉ üretirler. Üretilen radikaller ise, fagositik hücrelerin

bakterileri ortadan kaldırmasında oldukça büyük pay sahibidirler. Özellikle nötrofiller

içerdikleri myeloperoksidaz enzimi aracılığıyla O2˙ˉ nin dismutasyonuyla oluşan

hidrojen peroksiti, klorür iyonuyla birleştirerek güçlü bir antibakteriyel bir bileşik olan

HOCl’e dönüştürür [Denklem 25] (3).

Denklem 25

2.6.2. Reaktif Azot Türleri (RAT)

Reaktif azot türleri, özellikle protein moleküllerinin oksidasyonundan sorumlu, güçlü

antioksidan bileşiklerdir. Azot atomu merkezli serbest radikallerin en önemlileri nitrik

oksit radikali ve peroksinitrit radikalidir (3).

2.6.2.1. Nitrikoksit Radikali (NO˙)

Nitrikoksit, NO˙ formülüyle gösterilen ve fiziksel hali gaz olan bir kimyasal bileşiktir.

NO, memelilerde, sinyal mekanizmasında görev alan, gaz haldeki önemli moleküllerden

birisidir. Bununla birlikte NO˙, otomobillerin motorları ve fabrikalar tarafından da

39

oluşturulan, havayı kirleten son derece toksik bir bileşiktir. NO˙ oldukça reaktif olan ve

stabil olmayan bir serbest radikaldir ve havada, hemen oksijenle reaksiyona girerek bir

başka zehirli birleşik olan azot dioksiti (NO2) oluşturur (3).

2.6.2.2. Peroksinitrit (ONOOˉ)

Reaktif ve sitotoksik bir bileşik olan peroksinitrit, superoksit (O2˙ˉ) ve nitrikoksit (NO˙)

radikallerinin reaksiyonundan oluşur. Bu reaksiyon çok hızlı bir şekilde gerçekleşir

[Denklem 26].

Denklem 26

Peroksinitrit radikali fizyolojik koşullar altında geniş oranda zararlı bileşikler oluşturur.

Örneğin, ONOO˙ keratin kinaz enzimini süperoksit radikaline göre daha etkili bir

şekilde inaktive eder (3).

Reaktif oksijen türleri, lipitlere, proteinlere, nükleik asitlere hasar verebilen ve insan

karsinogenezisinde rol oynayan oksidatif metabolizmanın kaçınılamayan bir yan

ürünüdür [Şekil 4] (4).

Şekil 4. ROT oluşumu ve antioksidan savunma mekanizması

2.6.3. Lipid Peroksidasyonu (LP)

Lipid peroksidasyonu (LP) deyimi, lipidlerin oksidatif degradasyonunu ifade eder [Şekil

5]. Lipid peroksidasyonu, serbest radikallerin, hücresel membranlarda bulunan lipidlerin

40

elektronlarını çalmasıyla başlayan ve hücresel hasarla sonuçlanan bir süreçtir. LP,

çoğunlukla poliansatüre yağ asitlerini etkiler, çünkü bu yağ asitleri, oldukça reaktif

hidrojenler taşıyan metilen (-CH2-) grupları arasında birden fazla sayıda çifte bağ

taşırlar. Radikal oluşumuna yönelik bu reaksiyon başlangıç, yayılma ve bitiş olmak

üzere üç basamakta ilerler. Bu zincir reaksiyonu, bir yağ asidi radikalinin oluşmasıyla

başlar. Bu radikal, özellikle HO˙ serbest radikalinin kendi elektron açlığını gidermek

üzere, su oluşturmak için yağ asidi molekülünden bir hidrojen çalmasıyla oluşur. Yağ

asidi radikalleri stabil olmayan moleküllerdir, bu nedenle kolayca moleküler oksijenle

reaksiyona girerler ve peroksi-yağ asidi radikallerini oluştururlar. Ancak bu molekül son

derece dayanıksız bir molekül olduğundan derhal bir başka serbest yağ asidi

molekülüyle etkileşir ve farklı bir yağ asidi molekülünü oluşturur. Oluşan radikal, yeni

bir radikal oluşturarak bu döngüyü devam ettirir. Bu nedenle bu olay, zincir reaksiyonu

olarak adlandırılır. Bu zincir reaksiyonunu durdurmanın tek yolu, iki farklı radikalin

birbiriyle etkileşerek radikal olmayan bir yapı meydana getirmeleridir. Bu da, ancak

etkileşmeler sonucunda oluşan radikal miktarının, iki farklı radikalin karşı karşıya

gelme ihtimalini doğuracak kadar fazla olduğu zaman meydana gelebilir. Fakat canlı

organizmalar, bu tür serbest radikalleri yakalayan ve böylece hücre membranlarını

koruyan farklı antioksidan bileşikler geliştirmiş olduklarından, lipid peroksidasyonu

gibi oksidasyon mekanizmalarının hücresel hasar oluşturma yeteneğini büyük ölçüde

engellemiştir (3).

Şekil 5. Lipid peroksidasyonu

2.6.4. Oksidatif Stres

41

Oksidatif stres, organizmada reaktif oksijen türlerinin üretimi ile antioksidan savunma

mekanizmalarının faaliyeti arasındaki dengesizlikten kaynaklanan bir durumdur

[Şekil6] (3).

Şekil 6. Oksidatif stres

Açıklanan mekanizmalarla oluşturulan ROT, çeşitli biyolojik moleküllerde oksidatif

hasara neden olabilmektedir. Örneğin, hidroksil radikali, lipid peroksidasyonu olarak

bilinen, hücre membranlarına ve kan dolaşımındaki rolü kolestrolü ve yağı taşımak olan

lipoproteinlere hasar vermektedir. Lipid peroksidasyonu, bir zincir reaksiyonu olarak

meydana gelir. Başladığı andan itibaren süratle yayılır ve çok miktarda lipid

molekülünü etkiler. Proteinler de ROT tarafından, enzim aktivitesinin kaybı ve yapısal

değişikliklerin öncülük ettiği bir takım hasarlara uğrarlar. Normal metabolik koşullar

altında, DNA da oksidatif hasara uğramaktadır. Bu lezyonların çoğunun mutasyonlara

neden olduğu bilinmektedir. Bu lezyonları ortadan kaldırabilen bir seri DNA onarıcı

enzim olmakla birlikte, onarım mükemmel bir şekilde başarılamamaktadır. Bu nedenle

kansere neden olabilen oksidatif DNA hasarı ve mutasyonları yaşla birlikte artmaktadır.

ROT üretiminin aşırı artması veya antioksidan savunmanın azalmasından dolayı her iki

sistemin dengesizliği oksidatif strese yol açmaktadır [Şekil 7] (3).

Şekil 7. ROT üretiminin ve antioksidatif sistemlerin dengesi

42

LDL’deki (Low Density Lipoprotein / Düşük Dansiteli Lipoprotein) lipidlerin oksidatif

hasarı da aterosklerozda önemli bir rol oynamaktadır. Ateroskleroz ve buna bağlı olarak

gelişen kalp krizi ve felç vakaları Amerika Birleşik Devletleri’nde bir numaralı ölüm

nedenini oluşturmaktadır. İlginç olarak, doymuş yağ asitleri lipid peroksidasyonuna

uğramazken, sadece çoklu doymamış yağ asitleri (yapısında birden fazla çifte bağ

bulunduran yağ asitleri) lipid peroksidasyonuna uğramaktadır. Bu oldukça düşündürücü

bir durumdur; çünkü doymuş yağlar kanda LDL seviyesini arttırırken, çoklu doymamış

yağların LDL seviyesini düşük tuttuğu bilinmektedir. Bu ikileme karşı çözüm; diyetteki

doymuş ve çoklu doymamış yağların her ikisinin de, ne kolay oksitlenen, ne de kandaki

LDL seviyesini değiştiren mono doymamış yağlarla (yapısında tek çifte bağ içeren

yağlar) yer değiştirilmesidir. Diyetle en fazla alınan mono doymamış yağ asidi zeytin

yağının içinde yer alan oleik asittir. Zeytin yağının yüksek düzeyde tüketimi, Yuna-

nistan ve İtalya gibi Akdeniz ülkelerinde yaşayan insanların belirli düzeyde alkol

tüketiminin de eşliğinde, kalp krizi geçirme sıklığının bu ülkelerde neden düşük

oranlarda gerçekleştiğini açıklayabilecek bir olgudur (3).

2.7. ANTİOKSİDANLAR

Bir kimyasalın indirgenmesi, elektron kazanması anlamına gelir. Yükseltgenme ise

elektron kaybı anlamına gelir. Redüktan veya redüksiyon aracı elektron verirken, diğer

bir reaktanın indirgenmesine neden olur. Oksidan veya oksidasyon aracı da elektron

alarak diğer reaktanın yükseltgenmesini sağlar. Yükseltgenme ve indirgenmenin bir

arada olduğu kimyasal reaksiyonlara redoks reaksiyonları denir. Redoks reaksiyonları,

biyolojik oksidasyonların kalbidir. İndirgen (redüktan) ve yükseltgen (oksidan) kim-

yasal terim olarak kullanılırken, antioksidan ve prooksidan terimleri biyolojik

sistemlerde kullanılmaktadır (21).

Antioksidanlar, okside olabilir bir substratla mukayese edildiğinde, düşük

konsantrasyonlarda bulunan ve substratın oksidasyonunu önemli derecede geciktiren ya

da inhibe eden "herhangi bir substrat" olarak tanımlanmaktadırlar. Endojen (doğal) ve

eksojen (ilaçlar) antioksidanlar olmak üzere başlıca 2 ana gruba ayrılırlar. Hücrelerin

hem sıvı hem de membran kısımlarında bulunabilirler (22).

2.7.1. Endojen Antioksidanlar

Endojen antioksidanlar, enzim ve enzim olmayanlar olmak üzere iki sınıfa ayrılırlar

(23).

43

2.7.1.1. Enzim Olan Endojen Antioksidanlar

1) Süperoksit dismutaz (SOD).

2) Glutatyon peroksidaz (GSH-Px).

3) Glutatyon S-Transferazlar (GST).

4) Katalaz (CAT).

5) Mitokondriyal sitokrom oksidaz sistemi.

6) Hidroperoksidaz.

2.7.1.2. Enzim Olmayan Endojen Antioksidanlar

1) Melatonin 2) Glutatyon

3) Seruloplazmin 4) Sistein

5) Transferin 6) Metiyonin

7) Miyoglobin 8) Ürat

9) Hemoglobin 10) Laktoferrin

11) Ferritin 12) Albümin

13) Bilirubin 14) Glutatyon

2.7.2. Eksojen Antioksidanlar

Eksojen antioksidanlar, vitaminler, ilaçlar ve gıda antioksidanları olmak üzere

sınıflandırılabilirler (23).

2.7.2.1. Vitamin Eksojen Antioksidanlar

1) α-Tokoferol (vitamin E).

2) β-Karoten.

3) Askorbik asit (vitamin C).

4) Folik asit (folat)

2.7.2.2. İlaç Olarak Kullanılan Eksojen Antioksidanlar

1) Ksantin oksidaz inhibitörleri (allopürinol, oksipürinol, pterin aldehit, tungsten).

2) NADPH oksidaz inhibitörleri (adenozin, lokal anestezikler, kalsiyum kanal

blokerleri, nonsteroid antiinflamatuvar ilaçlar, diphenyline iodonium).

44

3) Rekombinant süperoksit dismutaz.

4) Trolox-C (vitamin E analogu).

5) Endojen antioksidan aktiviteyi artıranlar (GSH-Px aktivitesini artıran ebselen ve

asetilsistein).

6) Nonenzimatik serbest radikal toplayıcılar (mannitol, albümin).

7) Demir redoks döngüsü inhibitörleri (desferroksamin).

8) Nötrofil adezyon inhibitörleri.

9) Sitokinler (TNF ve IL-1).

10) Barbitüratlar.

11) Demir şelatörleri

2.7.2.3. Gıdalardaki Eksojen Antioksidanlar

1) Butylated hydroxytoluene (BHT).

2) Butylated hydroxyanisole (BHA).

3) Sodium benzoate.

4) Ethoxyquin.

5) Propylgalate.

6) Fe-superoxyde dismutase

Antioksidanlar, yükseltgenebilen substratlara göre daha düşük konsantrasyonlarda

substratın prooksidanlarla başlatılan oksidasyonunu ciddi derecede engelleyen ya da

geciktiren maddelerdir. Prooksidanlar ise lipidler, proteinler ve nükleik asitlerde

oksidatif hasara sebep olan ve bunun sonucunda çeşitli patolojik olaylara ve/veya

hastalıklara yol açan toksik maddelerdir. Reaktif türler için kullanılan bir terimdir.

Antioksidanlar, hücrelere zarar veren bu prooksidanları (reaktif oksijen ve azot türleri,

serbest radikaller) etkin bir şekilde indirgeyerek düşük toksisiteli veya toksik olmayan

ürünlere dönüştürürler [Şekil 8]. Bu tehlikeli bileşiklerin varlığı, sağlıklı bir yaşam için

antioksidanları önemli kılmaktadır (21).

45

Şekil 8. Serbest radikalin nötralizasyonu

Antioksidanlar; vücut hücreleri tarafından üretildikleri gibi, gıdalar yoluyla da

alınabilmektedir. Gıdalarda mevcut olan ve insan vücudunu zararlı serbest radikallerden

koruyan başlıca doğal antioksidanlar, esas olarak vitaminler (C, E ve A vitaminleri),

flavonoidler, karotenoidler ve polifenollerdir. Çoğu araştırmada meyve ve sebze

tüketimi ile belirli kanser ve kalp hastalıklarının oluşumu arasında ters orantılı bir ilişki

olduğu saptanmıştır.

Antioksidanların en önemlileri polifenoller ve bunların türevleridir. Polifenolik bile-

şikler; kimyasal yapıları basit bileşiklerden yüksek polimerleşmiş maddelere kadar

çeşitlenebilen bitkisel maddelerdir. Bu bileşikler oksidatif düzende farklı şekillerde

davranırlar. Örneğin oksijen konsantrasyonunu düşürebilirler veya singlet oksijeni

durdururlar. Hidroksil radikalleri gibi birincil radikalleri yutucu özelliğini kullanarak

zincir reaksiyonların başlamasını önlerler, metal iyon katalizörlerini bağlarlar.

Gıdalarda doğal olarak bulundukları gibi, gıda sanayisinde ürünlerin kalitesini korumak

ve besinsel değerlerini muhafaza etmek amacıyla sonradan eklenirler. Besinlerin

acılaşmasını, çürümesini geciktirici özelliğe sahip bir grup kimyasal maddelerdir.

Özellikle yağlarda, havadaki oksijenin sebep olduğu otooksidasyonu yavaşlatmak için

kullanılmaktadırlar. Böylelikle yağların, tadını, kokusunu, rengini yani kalitesini ve raf

ömrünü uzatırlar. Ortamda pek az miktarda bulunsalar bile etkin olan maddelerdir. Bir

antioksidanın, besin maddelerinde kullanılmadan önce sağlığa zararı olmadığı kesin

olarak saptanmalıdır.

Zincirleme reaksiyon teorisine göre, oksijen ile otookside olabilen madde, oksijenle

birleşmekte ve bu şekilde meydana gelen etkinleşmiş peroksit radikal ve molekülleri,

enerjilerini maddenin yükseltgenebilen diğer molekülerine aktarmakta ve bu suretle

besinlerdeki otooksidasyon devam etmektedir. Antioksidanlar bu zincir reaksiyonunu

46

koparıcı rolü oynarlar. Yani bu bileşikler aktivasyon enerjisini kabul ederler, ancak bu

enerjiyi başka moleküllere aktaramazlar. Bu şekilde, bir antioksidan molekülünün araya

girmesiyle otookside olabilen maddenin birçok molekülü yükseltgenmekten kurtulur

(21).

Antioksidanların etki mekanizmasını şematik olarak göstermek gerekirse;

R + enerji → R· (R : yağ molekülü, R· : aktif yağ molekülü)

R· + O2 → RO2·

RO2· + AH → ROOH + A· veya RO· + AH → ROH + A·

RO2 + A· → ROOA

(AH: Antioksidan molekülü, A·: Antioksidan etkin molekülü)

Antioksidanlar yükseltgenebilen maddeler olduğundan zincirleme reaksiyonu

koparmaları sırasında kendileri yükseltgenerek bozunurlar. Bu nedenle antioksidanlar

yalnız sınırlı bir zaman için yükseltgenebilen maddeyi koruyabilir ve belli bir noktadan

sonra madde ortamda hiç antioksidan yokmuş gibi yükseltgenmeye devam eder.

Antioksidanların kimyasal aktiviteleri, diğer bir deyişle, hidrojen veya elektron donör

araçları olarak indirgeme potansiyelleri onların serbest radikal yutucu olarak göstermiş

oldukları potansiyel ile ifade edilir (21).

Bir antioksidanın aktivitesi şu esaslara bağlıdır;

• Radikal süpürme yeteneği

• Hidrojen veya elektron donör aracı olarak göstermiş olduğu reaktivite (redüksiyon

potansiyeline bağlı olan)

• Metal kelatlama potansiyeli

• Diğer antioksidanlarla olan etkileşim.

2.7.3. Antioksidanların Yapılarına Göre Sınıflandırılması

2.7.3.1. Fenolik Antioksidanlar

Antioksidanların en önemlileri fenol grubu içerenler ve bunlardan dihidroksi

türevleridir. Bunların temel örneği hidrokinon olup tersinir olarak kinona yükseltgenir.

Yalnız orto ve para polifenoller antioksidan özelliğe sahiptir. Fenolün kendisi

antioksidan değilken yer değişimli benzenler, birden fazla benzen halkasını içeren

47

aromatik bileşikler veya heterosiklik bileşikler, yapıları orto ve para hidroksi

bileşiklerine benziyorsa antioksidan olabilirler. Örneğin, susam yağında bulunan

sesamol [Formül 41] bir tek serbest hidroksi grubuna sahip olduğu halde, bu grup

oksijenlerden birine göre para pozisyonunda olduğundan antioksidandır (21).

Formül 41

Flavonoitler bitkilerin pek çoğunda bulunan ve çoğunlukla glikozidleri oluşturan fenolik

antioksidanlardır (24). Doğal fenolik antioksidanlardan bir diğer grubu, tokoferoller

yani E vitaminleri oluşturur. Antioksidan özelliği en fazla olanı δ-tokoferoldür. Sentetik

antioksidanlardan fenolik yapıda olanlar propil gallat, oktil gallat, dodesil gallat,

nordihidroguayaretik asid (NDGA), butillenmiş hidroksi anisol (BHA), butillenmiş

hidroksi toluen (BHT) ve tersiyer butil hidrokinon’dur (TBHQ) (21).

2.7.3.2. Aromatik Antioksidanlar

Aromatik amino antioksidanlar da genellikle fenollü antioksidanlara benzerler, yalnız

hidroksi grupları kısmen veya tamamen amino grupları ile yer değiştirmişlerdir.

Bunlardan biri p-izobutilamino fenol’dur (21).

2.7.3.3. Organik Sülfür Bileşikleri

Kuvvetli antioksidanlardan bir grubu da kükürtlü organik bileşikler oluşturur. β, β’-

ditiyo propiyonik asid ve esterleri, özellikle dilauril ve distearil ditiyopropiyonatlar çok

etkili antioksidanlardır [Formül 42]. Özellikle yağlarda % 0,01 oranında kullanılırlar

(21).

Formül 42

48

2.7.4. Antioksidanların Etki Mekanizmalarına Göre Sınıflandırılması

2.7.4.1. Primer Antioksidanlar

Birincil ya da zincir parçalayan antioksidanlar; elektron vererek serbest radikal zincir

reaksiyonunu kıran ve çoğunlukla fenolik yapıdaki bileşiklerdir. Serbest radikallerle

reaksiyona girerek, daha kararlı ürünler oluşturup, hidroperoksit oluşumunu engellerler.

Sentetik veya doğal yapıda olabilirler. Tokoferoller, flavonoidler, alkali gallatlar, BHA,

BHT ve TBHQ en önemlileridir [Şekil 9] (21).

Şekil 9. Primer antioksidanlar

2.7.4.2. Sekonder Antioksidanlar

Oksidasyon hızını azaltabilen bileşiklerdir. Etki mekanizmaları; metal iyonlarını

yakalamak, oksijen molekülünü tutmak, hidroperoksitleri radikal olmayan bileşiklere

parçalamak, ultraviyole ışınlarını absorblamak veya oksijen atomunu etkisiz hale

getirmek şeklinde olabilir. Bu antioksidanlar ‘antioksidan sinerjistler’ dir. Tek başlarına

bulundukları ortamlarda antioksidan etkileri çok düşüktür veya hiç göstermezler. Ancak

ortamda iki antioksidan madde bulunursa yalnız olarak gösterdikleri etkiden daha çok

etkili olurlar. Bu şekilde antioksidan etkisini arttıran maddelere sinerjist denir. Askorbik

asid, limon asidi, birçok aminoasid, polifosfatlar ve tartarik asid gibi maddeler fenollü

antioksidanların etkilerini arttırırlar [Şekil 10] (21).

49

Şekil 10. Sekonder antioksidanlar

2.7.5. Antioksidan Bileşikler

İnsan vücudunda da oksidatif reaksiyonların neden olabileceği hasara karşı kendi

savunma sistemleri vardır ve oldukça yaygındır. Antioksidan işlev gören bu

mekanizmalar ROT’un farklı formlarına karşı hücreleri korumaktadır.

Ancak canlı organizmada var olan bu savunma mekanizmaları bazı durumlarda yetersiz

kalmakta ve oksidatif reaksiyonların hasarlarına karşı vücudumuzu korumak üzere

dışarıdan antioksidan alımına gereksinim duyulmaktadır. Çünkü antioksidanlar ROT’u,

çeşitli biyolojik moleküllere zarar vermeden süpürürler ya da örneğin lipid

peroksidasyonu gibi oksidan bir sistemin radikal zincir reaksiyonunu bölerek oksidatif

hasarın yayılmasını önlerler. Şekil 11’de oksidanların etkisiyle zarar görmüş bir

hücrenin hasarlı bölgeleri ve antioksidanlarla tedavi edildikten sonraki hali

görülmektedir (3).

50

Şekil 11. Zarar görmüş bir hücrenin antioksidanlarla tedavi edilmesi

Serbest oksijen radikallerinin tüm bu etkilerinin sonucunda hücre hasarı olur [Şekil 12].

Hücrede reaktif oksijen türlerinin (ROT) ve serbest radikallerin artışı hücre hasarının

önemli bir nedenidir. İskemi sonrasında reperfüzyon da reaktif oksijen türlerinin (ROT)

artışına bağlı olarak iskeminin oluşturduğu hücre hasarını artırır (23).

Şekil 12. Reaktif oksijen türlerinin zararları

51

Serbest oksijen radikallerinin neden olduğu hücre hasarının birçok kronik hastalığın

komplikasyonlarına katkıda bulunduğu düşünülmektedir. Aterogenez, amfizem/bronşit,

Parkinson hastalığı, Duchenne tipi musküler distrofi, gebelik preeklampsisi, serviks

kanseri, alkolik karaciğer hastalığı, hemodiyaliz hastaları, diabetes mellitus, akut renal

yetmezlik, Down sendromu, yaşlanma, retrolental fibroplazi, serebrovasküler

bozukluklar, iskemi/reperfüzyon injürisi gibi durumlarda serbest oksijen radikallerinin

neden olduğu hücre hasarı söz konusudur (23).

2.7.6. Oksidatif Stresin Neden Olduğu ve Tedavisinde Antioksidan Bileşiklerin

Kullanıldığı Hastalıklar

2.7.6.1. Ateroskleroz

Ateroskleroz, arterial lümende daralmaya yol açan; arteryal hasarı, lipid metabo-

lizmasını, hücresel ve hümoral bağışıklık mekanizmalarını içeren karmaşık bir

etiyolojiye sahip ve ilerlemesiyle birlikte miyokard infarktüsü gibi diğer kardiyo-

vasküler rahatsızlıkların ortaya çıkmasına da öncülük eden bir olgudur [Şekil 13] (3).

Şekil 13. Damar duvarlarında aterosklerozun oluşumu

Reaktif oksijen türleri ve reaktif azot türlerinin, aterosklerozun gelişiminde ve bazen de

başlamasında önemli bir rolü olduğu bilinmektedir. Sözü edilen serbest radikallerin,

aterosklerozun gelişimindeki rolleri şu şekillerde açıklanabilir:

Kontrolsüz kan akışının vasküler endotelyal hücrelerde oksidatif hasara yol

açması,

Ateroskleroz ve dolayısıyla miyokard infarktüs için homosistein amino asidinin

artmış plazma seviyesinin diğer bir risk faktörü oluşturması, (Homosisteinin

vasküler endotel toksisitesinin mekanizması bilinmemektedir. İn vitro olarak,

geçiş metalleri varlığında okside olur ve süperoksit radikali, H2O2, hidroksil

radikali ve kükürt radikallerini oluşturur.)

52

Makrofajların aktivasyonu sonucu damar duvarında oluşan ROT ve RAT’ın,

komşu hücreleri de hasara uğratarak daha fazla endoltelyal hasarın oluşmasına

öncülük etmesi ve hatta bu hasar düz kas hücrelerini de etkileyebiliyor olması,

(Hasar gören endoltelyal hücreler damar duvarında daha fazla LDL oluşumuna

yol açarlar.)

Makrofajlar, vasküler endotelyal hücreler ve düz kas hücrelerinin, in vitro olarak

inkübasyona bırakıldığında LDL’nin peroksidasyonuna yol açması.

2.7.6.2. Parkinson Hastalığı

Parkinson hastalığı, “substantia nigra ve corpus striatum” daki nöronların aktivitelerinin

azalmasına bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Adını, hastalığı ilk defa 1917’de titremeli

felç olarak tanımlayan James Parkinson’dan almıştır. Parkinson, tremor, kas rijiditesi,

bradikinezi (istemli hareketlerin başlatılması ve sürdürülmesinde yavaşlık), postür ve

yürüme bozuklukları ile karakterizedir (3).

Parkinson hastalığında, dopamin metabolizmasının artması nedeniyle, dopaminerjik

nöronların kaybı, oldukça nörotoksik HO˙ radikalinin önderlik ettiği serbest radikallerin

oluşumu şeklinde gelişmeler gözlenir. Bu durum, Parkinson hastalığında antioksidan

bileşiklerin koruyucu tedavi amacıyla kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.

Substantia nigradaki en önemli serbest radikal süpürücüsü, güçlü bir antioksidan olan

glutatyondur. Parkinson hastalarında glutatyon seviyeleri düşüktür.

Yapılan çalışmalar, antioksidanların Parkinson hastalığının ilerlemesini yavaşlattığını

göstermektedir. 2,5 Yıl boyunca bir grup hastaya yüksek dozlarda oral C vitamini ve

sentetik E vitamini desteği yapılmış, bir grup hastanın ise levodopa ile tedavisine devam

edilmiştir.

C vitamini oldukça etkili bir antioksidan olduğu kadar, dopamin hücrelerini tahribinden

birinci derecede sorumlu olan hidroksil radikallerini uzaklaştırmada da özellikle

etkilidir. Araştırmalar, C vitaminin Parkinson hastalığına karşı mükemmel bir koruyucu

olduğunu ve hastalığın ilerlemesini yavaşlattığını göstermektedir (3).

2.7.6.3. Hipertansiyon

Yüksek kan basıncı, pro-aterojenik etkisinden dolayı, kardiyovasküler hastalıklar için

oldukça önemsenen bir risk faktörüdür. Yüksek kan basıncı, muhtemelen, kanın

akışındaki sorunlara bağlı olarak, vasküler endotelyumun hasarını kolaylaştırmaktadır.

53

Hipertansiyonun patogenezinde, hem genetik predispozisyonlar, hem de sigaranın da

dahil olduğu toksinlere karşı savunma mekanizmalarının yetersizliği vardır. Normal kan

basıncı, kardiyak verimi, sodyum dengesini, vazodilatasyonu ve renal fonksiyonları

etkileyen kompleks bir sistemle dengede tutulmaktadır. Bu sistemin en önemli

parçalarından biri de renin-anjiyotensin sistemidir. Kaptopril gibi, anjiyotensin I’in

anjiyotensin II’ye dönüşümünü sağlayan anjiyotensin dönüştürücü enzim (ADE)

inhibitörleri, sıklıkla hipertansiyon tedavisinde kullanılmaktadırlar (3).

Hipertansiyonda payı bulunan mekanizmalardan biri de, damar duvarlarında bulunan

süperoksit radikali oluşumunun artmasıdır. Artan süperoksit radikali, NO˙ oluşumunu

inaktive eder ve ONOO˙ formasyonuna neden olur. Örneğin, kimyasal olarak modifiye

edilmiş SOD’un injeksiyonunun, kan damarlarındaki basıncı, kan basıncı yüksek olan

farelerde düşürdüğü, kan basıncı normal olan farelerde ise etkilemediği bulunmuştur.

Anjiyotensin II, damar duvarlarında, oksidazların oluşturduğu O2˙ˉ seviyesini arttırır.

Aterosklerozda, asetilkolin gibi vazodilatörler için, endotelial cevapta azalma meydana

gelir. Bu durum, hiperkolesterolemik hastalarda gözlenir. Bazı çalışmalarda, bu gibi

durumlarda, askorbat ya da E vitamini verilmesinin vasküler cevabı arttırdığı

gösterilmiştir (3).

2.7.6.4. Alzheimer Hastalığı

Alzheimer hastalığı, patofizyolojisinde bir seri yolağın yer aldığı nörodejeneratif bir

hastalıktır. Bu yolaklar, defektif β-amiloid protein metabolizmasını, adrenerjik,

seratonerjik, ve dopaminerjik nörotransmitterlerin anomalilerini, inflamatuvar, oksidatif

ve hormonal yolakların ilişkilerini kapsar.

Alzheimer hastalığındaki nöronal dejenerasyonun nedenlerinden biri, reaktif oksijen

türlerinin sayısındaki artışlardır. Beta-amiloid proteinleri, ROT’un artışını ve apoptozisi

indükler. Bu noktada, Alzheimer hastalığını da kapsayan bazı kronik hastalıkların

patofizyolojisinde, oksidatif stress ve apoptozisin birbiriyle ilişkili olduğu olgusu ortaya

çıkmaktadır (3).

CoQ10, mitokondriyal elektron transport zincirinde, elektron akseptörü olarak işlev görür

ve antioksidan bir bileşik olarak rol oynar. Bu nedenle, zayıflamış mitokondriyal

fonksiyonun eşlik ettiği ve/veya aşırı oksidatif hasarın olduğu nörodejeneratif

hastalıklarda, Koenzim Q, yararlı bir antioksidan olarak kullanılabilir (3).

54

Kan-beyin bariyerini kolayca geçebilen ve pineal bir hormon olan melatoninin, iki

önemli işlevi vardır: 24 saatlik gece-gündüz siklusunu ve serebral sirkülasyonu

düzenlemek. Melatoninin vazokonstrüktif etkilerinin, melatonin 1a-reseptörleri

aracılığıyla gerçekleştiği düşünülmektedir. Bu reseptörlerin dansitesinin Alzheimer’lı

hastalarda arttığı gösterilmiştir. Bu durumun, Alzheimer hastalarında düşen melatonin

seviyesine bir cevap olarak meydana gelebileceği ileri sürülmektedir.

Melatonin, nöroprotektif bir antioksidandır. Melatonin, sitokinlerin sentezini

sınırlayarak inflamatuar süreçlerde rol alır ve diğer klasik antioksidanlarla (örn., E

vitamini, C vitamini ve glutatyon) sinerjik etkiler gösterir (3).

Birçok bulguda belirtildiği gibi, E ve C vitaminleri merkezi sinir sistemi için önemlidir

ve konsantrasyonlarındaki azalma hücrelerde yapısal ve işlevsel hasarlara yol açar (3).

2.7.6.5. Diyabet

Oksidatif stres, diyabet ve diyabetin daha sonraki komplikasyonlarının patogenezinde

önemli bir yer tutar. Enzimatik olmayan glikozilasyon (glikoza bağlanması),

otooksidatif glikozilasyon, sorbitol yolu aktivitesi, antioksidan savunma sistemindeki

çeşitli değişiklikler, hipoksi gibi nedenler diyabette oksidatif stresi arttıran

mekanizmalardır.

Diyabetik kişilerin plazma ve dokularında lipid peroksidasyon ürünlerinde artış

meydana gelmektedir. Diyabette serbest radikal oluşumunun arttığı ve radikal bağlayıcı

sistemlerde azalma olduğu ileri sürülerek, diyabetiklerin antioksidanlara daha çok

ihtiyaç gösterebileceği savunulmuştur (3).

2.7.7. Yaşlanmaya Karşı Antioksidanların Kullanımı

Yaşlanma, makromoleküller, hücreler, dokular ve organlarda, zaman içerisinde oluşan

hasarların birikmesidir. Bundan hareketle, DNA hasarının onarımındaki etkinlik,

antioksidan enzimlerin tipleri, kaliteleri ve dolayısıyla iş görürlükleri, serbest radikal

üretiminin farklı oranda olması gibi kişiye özgü özellikler insan ömrünün süresi ve

kalitesi üzerine doğrudan etkimektedir (3).

Birçok anti-aging (yaşlanmaya karşı olan) formülasyon, gıda destek maddelerinin

kullanımını öngörür. C vitamini, E vitamini, lipoik asit, N-asetilsistein gibi antioksidan

destek ürünlerinin kullanımı, serbest radikallerin vücutta yaptıkları hasar neticesinde

55

meydana gelen yaşlanmayı yavaşlatarak, insan ömrünün uzamasına yardımcı

olmaktadır.

Besinsel destek maddelerinin yanı sıra, bilim adamları klotho adı verilen bir anti-aging

gen keşfetmişlerdir. Fareler üzerinde yapılan çalışmalar bu proteinin hücrelerin, zararlı

reaktif oksijen türlerini detoksifiye etme yeteneğini arttırdığını göstermiştir. Anti-aging

bir gen olan klotho’nun aynı zamanda, oksidatif strese dayanıklılığı arttıran bir sinyal

mekanizması ortaya çıkardığı bildirilmektedir. Klotho proteinleri hücre yüzeyine

bağlanarak, bu gene ait reseptörlerin sinyal mekanizmalarıyla, superoksit dismutaz

(SOD) enziminin oluşumunu artırarak reaktif oksijen türlerinin ortadan kaldırılmasını

sağlar. Klotho geninin etkinliği SOD enziminin oluşumunun indüksiyonuna bağlıdır (3).

2.7.8. Kanser Tedavisinde Antioksidanların Kullanımı

Kanser, hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesi, çoğalması ile karakterize bir

hastalıktır. Kanser hücrelerinin civar dokulara ulaşarak, kan ve lenf yoluyla vücudun

diğer taraflarına yayılmasına metastaz denilmektedir.

Kanserli hücrelerde, kanserin etiyolojisinde yer alan hasarlarla güçlü ilişiği olan,

oksidatif DNA lezyonlarının artışı dikkat çekmiştir. DNA hasarının, kanser sürecinin

başlamasıyla ilişkili olduğu bilinmektedir. Kanserin başlamasında ve ilerlemesinde

serbest radikallerin yapısal, kimyasal ve biyokimyasal görünüşleri, üretimlerinde yer

alan ekzojen ve endojen kaynaklar, geçiş metallerinin katalizlediği serbest radikallerin

üretimi (örn. Fenton reaksiyonu), nükleer ve mitokondriyal DNA hasarı, lipid ve

proteinlere serbest radikallerin verdiği hasar, oksidatif stres ve hücresel sinyal

mekanizmalarının dengesizliği önemli rol oynar. Bu nedenle, enzimatik (SOD, katalaz,

glutatyon peroksidaz vb.) ve non-enzimatik (C vitamini, E vitamini, karotenoidler,

glutation, lipoik asit vb.) antioksidanlar, organizmadaki çeşitli düzenleyici faktörlerle

bağlantılı olarak karsinojenezis sürecinde önemli bir yere sahiptirler (3).

Beslenme uzmanları, sebze ve meyveden zengin diyetlerin bazı kanser türleri

insidansını düşürdüğü konusunda hemfikirdirler (3).

2.8. ANTİOKSİDAN ETKİLİ BENZİMİDAZOL TÜREVLERİ

Bir seri yeni benzimidazol türevi bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan

özellikleri in vitro ortamda sıçan mikrozomlarında doku bağımlı lipid peroksidasyon,

PROD (7-pentoksiresorufin O-depentilaz) ve EROD (etoksirezorufin O-deetilaz)

inhibisyon düzeyleri araştırılmıştır. Formül 43 ile gösterilen bileşiğin lipid

56

peroksidasyonunu sıçan karaciğerinde, 10-4 M konsantrasyonda %20; 10-3 M

konsantrasyonda %40 inhibe ettiği ancak akciğer ve böbreklerde lipid peroksidasyon

inhibisyonunun gözlenmediği bildirilmiştir. BHT (butilhidroksitoluen) ile çalışılan tüm

dokularda ise lipid peroksidasyonu 10-4 M konsantrasyonda %70 oranında inhibe

edilmiştir. 2. Konumda glisin sübstitüenti taşıyan bileşiğin [Formül 44] sıçan akciğer ve

böbreklerinde lipid peroksidasyon inhibisyonunu arttırdığı fakat; sıçan karaciğerinde

etkisiz olduğu bildirilmiştir. Formül 43 ile gösterilen bileşiğin 10-4 M ve 10-3 M

konsantrasyonlarda hepatik mikrozomal EROD’u %37-%65 ve PROD’u %14-%65

oranında inhibe ederken, BHT’nin ise sırası ile %73 ve %62 oranında inhibe ettiği

bildirilmiştir (3).

Formül 43 Formül 44

Bir seri imidazo[1,2-a]benzimidazol ve dihidro-imidazo[1,2-a]benzimidazol türevi

bileşikler sentezlenip in vitro ortamda yapılan antioksidan aktivite çalışmaları

sonucunda askorbat bağımlı lipid peroksidasyon inhibisyon düzeyleri araştırıldığında

Formül 45 ile gösterilen ve sübstitüe 1-metilbenzimidazol-2-il taşıyan bileşiklerin (IC50

= 4.1 x10-7M ve 3.5 x10-7 M) değerlerle referans antioksidan ionolden daha iyi (IC50

=3.0 x 10-6 M), Formül 46 ile gösterilen ve sübstitüe 2-furil taşıyan bileşiklerin ionole

yakın (IC50 = 7.9 x10-5M, 7.1 x10-5 M), sübstitüe 4-metoksifenil ve 3-metoksifenil

taşıyan bileşiklerin ise (IC50 = 3.1 x10-6M , 1.8 x10- 6M, 1.6 x10-6M, 4.0 x10-6M ve 1.2

x10-6M), değerle referans antioksidan dibunol (ionol) (IC50 =3.0 x 10-6M) ile

karşılaştırılabilir etki gösterdikleri bildirilmiştir (3).

Formül 45

57

Formül 46

Benzimidazol halkasının 1. konumunda sübstitüe tiyosemikarbazit, tiyadiazo-2-il-metil

ve triazo-5-il-metil taşıyan bir seri bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan

özellikleri, NADPH’a bağımlı lipid peroksidasyon, DPPH radikal ve EROD inhibisyon

düzeyleri tanımlanarak araştırılmıştır. Tiyosemikarbazit [Formül 47] türevlerinin lipid

peroksidasyonunu güçlü inhibe edici özelliğinin yanı sıra, DPPH radikalini yakalamada

da 1,3,4-tiyadiazol ve 2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon türevlerinden daha iyi aktivite

gösterdikleri bildirilmiştir (25).

Formül 47

Sentezlenen bir seri yeni benzimidazol türevi bileşikten Formül 48 ile gösterilen

bileşiğin süperoksit radikalini süpürücü etkinliğinin 10-4 M konsantrasyonda %72, 10-3

M konsantrasyonda ise %19 olduğu bildirilmiştir (26).

Formül 48

58

Sübstitüe indol ya da 1,1,4,4-tetrametil-1,2,3,4-tetrahidro-naftalen ve benzimidazol

halkaları aynı molekül üzerinde birleştirilerek sentezlenen bileşiklerin [Formül 49] ve

[Formül 50] 10-3 M konsantrasyonda %98-81 aralığında süperoksit radikalini süpürücü

etki gösterdikleri ve ayrıca 4-metilpiperazin ve brom taşıyan türevin ise 10 -3 M

konsantrasyonda DPPH radikal inhibisyonunun %61 olduğu bildirilmiştir (27).

Formül 49 Formül 50

Sentezlenen bir seri melatonin analoğu yeni benzimidazol türevi bileşiklerin in vitro

ortamda H2O2 indüksiyonlu EMLP (Eritrosit Membran Lipid Peroksidasyonu)

sisteminde antioksidan aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Formül 51’de yer alan türevin,

0,5 mM konsantrasyonda EMLP’yi en yüksek değerle inhibe ettiği ve bu bulgunun,

benzimidazol halkasına bağlı apolar yan zincirin, eritrosit membranında yer alan apolar

fosfolipit vb. bileşenler ile etkileşimiyle beraber yorumlanabileceği de bildirilmiştir

(28).

Formül 51

Bir seri 3-aminometil-sübstitüe tiyazolobenzimidazol türevi yeni bileşik sentezlenmiştir.

İn vitro ortamda yapılan antioksidan aktivite çalışmaları sonucunda Formül 52 ile

gösterilen bileşikler, adrenalinin adrenokroma otooksidasyonunu %42-%82 değerle

inhibe ederken, biyolojik antioksidanlar askorbik asit (%86) ve bemetil (%71) oranında

inhibisyon yapmıştır. Bu sonuçla sentezlenen bileşiklerin, askorbik asite ve bemetile

59

yakın ya da daha az antioksidan aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Ayrıca

tiyabenzimidazol halkasına bağlı metilen gruplarının sayısının artmasının antioksidan

aktiviteyi arttırdığı gözlemlenmiştir (3).

Formül 52

Tiyosemikarbazit, tiyadiazoilmetilbenzimidazol ve triazoilmetilbenzimidazol yapısında

bir seri yeni bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan özellikleri, NADPH’a

bağımlı lipid peroksidasyonu ve EROD inhibisyonu düzeyleri tanımlanarak

araştırılmıştır. Formül 53 ile gösterilen tiyosemikarbazit taşıyan türevlerin lipid

peroksidasyonu inhibe edici etkileri %80-100 aralığında bulunmuştur. Yine Formül 54

ile gösterilen tiyosemikarbazit tiyadiazoilmetilbenzimidazol türevleri EROD

(etoksirezorufin O-deetilaz) aktivitesini %98-%100 aralığında inhibe etmektedir ki, bu

spesifik inhibitör kafeinin inhibisyonunudan daha iyi bir sonuçtur (%85). Aril

halkasında m-kloro/bromo sübstitüenti taşıyan tiyosemikarbazit, tiyadiazol türevlerin en

aktif bileşikler olduğu bildirilmiştir (3).

Formül 53 Formül 54

Benzimidazol halkasının 1. konumundan [N-metiltiyosemikarbazit], [2-metilamino-

1,3,4-tiyadiazol] ve [4-metil-2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon] sübstitüe bir seri yeni bileşik

sentezlenmiş [Formül 55] ve bu bileşiklerin antioksidan özellikleri, DPPH radikali

inhibisyonu, süperoksit anyonu inhibisyonu (O2˙ˉ), lipid peroksidasyonu ve EROD

inhibisyonu düzeyleri tanımlanarak araştırılmıştır. [N-metil-tiyosemikarbazit] taşıyan

60

türevlerin IC50 değerlerinin (26-74 μM) aralığında DPPH radikalini yakalamada BHT ile

karşılaştırıldığında (54 μM) iyi aktivite gösterdiği fakat süperoksit radikalini yakala-

mada iyi etki gösteremediği bildirilmiştir (3).

Formül 55

Aynı çalışmada Formül 56 ile gösterilen bileşiğin lipid peroksidasyonunu, 10-3 M

konsantrasyonda, %28 oranda inhibe ettiği bulunmuştur. Yine Formül 57 ile gösterilen

bileşiğin ise EROD (etoksirezorufin O-deetilaz) aktivitesini IC50 = 4,5 x10-4 M değerle

inhibe etmektedir ki, bu spesifik inhibitör kafeinin inhibisyonunudan daha iyidir (IC50 =

5,2 x10-4M) (3).

Formül 56 Formül 57

61

3. TARTIŞMA ve SONUÇBenzimidazol halka sistemi üzerinde yapılan çalışmalar, antibakteriyel etki bakımından

ümit verici sonuçlara ulaşıldığını kanıtlar niteliktedir. Özelikle benzimidazol yapısının

1., 2. ve 5. veya 6. konumlarında sübstitüsyon taşıyan bileşiklerin etkinlikleri dikkat

çekmiştir.

Benzimidazol halkasının 1. konumunda [N-metil-tiyosemikarbazit] taşıyan türevlerin

IC50 değerlerinin (26-74 μM) aralığında DPPH radikalini yakalamada BHT ile

karşılaştırıldığında (54 μM) daha iyi aktivite gösterdiği fakat süperoksit radikalini

yakalamada iyi etki gösteremediği bildirilmiştir.

Yapılan çalışmalarda bir seri melatonin analoğu yeni benzimidazol türevi bileşikler

sentezlenmiştir. Bu bileşiklerden 0,5 mM konsantrasyonda EMLP’yi en yüksek değerle

inhibe eden türevin bu etkisinin benzimidazol halkasına bağlı apolar yan zincirin,

eritrosit membranında yer alan apolar fosfolipit vb. bileşenler ile etkileşimiyle beraber

yorumlanabileceği de bu çalışmalarda belirtilmiştir.

Benzimidazol halkasının 1. konumunda sübstitüe tiyosemikarbazit, tiyadiazo-2-il-metil

ve triazo-5-il-metil taşıyan bir seri bileşik sentezlenmiş ve bu bileşiklerin antioksidan

özellikleri, NADPH’a bağımlı lipid peroksidasyon, DPPH radikal ve EROD inhibisyon

düzeyleri tanımlanarak araştırılmış ve tiyosemikarbazit türevlerinin lipid perok-

sidasyonunu güçlü inhibe edici özelliğinin yanı sıra, DPPH radikalini yakalamada da

1,3,4-tiyadiazol ve 2H-1,2,4-triazol-3(4H)-tiyon türevlerinden daha iyi aktivite

gösterdikleri yapılan araştırmalar sonucunda bildirilmiştir.

Sübstitüe indol ya da 1,1,4,4-tetrametil-1,2,3,4-tetrahidronaftalen ve benzimidazol

halkaları aynı molekül üzerinde birleştirilip sentezlenen bileşiklerin 10-3 M kon-

santrasyonda %98-81 aralığında süperoksit radikalini süpürücü etki gösterdikleri ve

ayrıca 4-metilpiperazin ve brom taşıyan türevin ise 10-3 M konsantrasyonda DPPH

radikal inhibisyonu etkisinin % 61 olduğu yapılan çalışmalarda ortaya konmuştur.

Bir seri 3-aminometil-sübstitüe tiyazolobenzimidazol türevi yeni bileşik sentezlenmiş ve

sentezlenen bileşiklerin, askorbik asite ve bemetile yakın ya da daha az antioksidan

aktivite gösterdiği bildirilmiştir. Ayrıca tiyabenzimidazol halkasına bağlı metilen

gruplarının sayısının artmasının antioksidan aktiviteyi arttırdığı gözlemlenmiştir.

Sonuç olarak sentezlenen bileşiklerin antioksidan özellikleri, in vitro ortamda, 2,2-

difenil-1-pikrilhidrazil (DPPH) ile etkileşim, süperoksid radikalinin süpürülmesi ve

mikrozomal NADPH-bağımlı lipid peroksidasyon inhibisyonu ile araştırılmıştır. p-

Fluoro ya da 2-metoksifenilpiperazin türevleri süperoksid anyon radikal oluşumunu

göreceli olarak indüklerken, metil piperazin ve piperidin taşıyan türevlerde de farklı

düzeylerde olmak üzere genel bir inhibisyon söz konusudur. 1-p-Fluorobenzil sübstitüe

türev en yüksek lipid peroksidasyon inhibisyonu %83 gösterirken, sübstitue olmayan

analoğu ise %57 oranında inhibisyona neden olmuştur.

63