Relationship of Molecular Structure to the in Vivo- Distribution of Carbon-11-Labeled Compounds V. Carbon-11-Labeled N-Alkyl-p-Iodobenzenesulfon- amides

Summary

Carboni 1-labeled HCN was collected in methanol containing carrier NaCN following bombardment of 99% N2 - 1 % H2 with 22 MeV protons. Ten new N-alkyl-p-iodobenzenesulfonamides were synthesized and labeled with ¹¹C in radiochemical yields averaging 27 % by condensation of p-iodobenzenesulfonyl chloride with the ¹¹C-labeled aliphatic amine obtained by reduction of the intermediate ¹¹C-labeled aliphatic nitrile prepared from Na ¹¹CN and the corresponding alkyl bromide. They were chemically characterized and for nine of them the relationship between their molecular structure and their in vivo-distribution in rats was studied. As the length of the alkyl chain was increased from 2 to 8 carbon atoms, the early concentration of activity in most viscera decreased and the urinary excretion increased. Within this range, chains containing an even number of carbon atoms showed greater early tissue concentration of activity than did chains containing an odd number of carbon atoms. For alkyl chains containing greater than 8 carbon atoms the concentration of activity in some tissues increased and urinary excretion decreased. A possible explanation for the results is offered which postulates that early tissue concentration of activity is related to both total lipophilicity of the sulfonamide as well as to the presence of tissue sulfonamide binding sites whose preferred conformation results in hindered binding of sulfonamides with odd-numbered aliphatic chains to a greater extent than with even-numbered aliphatic chains.

Zusammenfassung

Kohlenstoff-11-markiertes HCN wurde nach Beschuß von 99% N2 und 1 % H2 mit 22 MeV-Protonen in Methanol mit Träger NaCN gesammelt. 10 neue N-Alkyl-p-Jodbenzensulfonamide wurden synthetisiert und mit1*C markiert, wobei die radiochemischen Ausbeuten im Mittel bei 27 % lagen. Es wurde p-Jodbenzensulfonylchlorid mit nC-markierten aliphatischen Aminen kondensiert, die durch Reduktion von intermediärem nC-markiertem aliphatischem Nitril hergestellt aus NanCN und dem entsprechenden Alkylbromid erhalten wurden. Diese wurden chemisch charakterisiert und für 9 von ihnen die Beziehung zwischen molekularer Struktur und der in vivo-Verteilung bei Ratten studiert. Im Maß, in dem die Länge der Alkylkette von 2 auf 8 Kohlenstoffatome wuchs, nahm die Anfangskonzentration der Aktivität in den meisten Eingeweiden ab und die Urinausscheidung zu. Innerhalb dieses Bereiches zeigten Ketten mit gerader Nummer von Kohlenstoffatomen eine größere frühe Gewebskonzentration der Aktivität als Ketten mit einer ungeraden Zahl von Kohlenstoffatomen. Für Alkylketten mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen nahm die Konzentration der Aktivität in einigen Geweben zu und die Urinausscheidung ab. Eine mögliche Erklärung dieser Befunde wird zur Diskussion gestellt. Sie besagt, daß die frühe Gewebskonzentration der Aktivität sowohl von der gesamten Lipophilie der Sulfonamide als auch von der Anwesenheit von sulfonimidbindenen Stellen im Gewebe abhängt, deren Konfiguration dazu führt, daß Sulfonamide mit ungerader aliphatischer Kettenzahl stärker an der Bindung gehindert werden als solche mit gerader Kettenzahl.

• References

• 1 Keasling HH, Schumann EL, Veldkamp W. The relationship between structure and anticonvulsant activity in a series of benzenesulfonamides. J. med. Chem. 8: 548-550 1965; .
• 2 Lamb JF, James RW, Winchell HS. Recoil synthesis of high specific activity 1 ^-cyanide. Int. J. appl. Radiat. 22: 475-479 1971; .
• 3 Winstead MB, Lamb JF, Winchell HS. Relationship of chemical structure to in-vivo scintigraphic distribution patterns of “C compounds. 1. “C-carboxylates. J. nucl. Med. 14: 747-754 1973; .
• 4 Winstead MB, Widner PJ, Means JL, Engstrom MA, Graham GE, Khentigan A, Lin TH, Lamb JF, Winchell HS. Relationship of chemical structure and solvent to in-vivo scintigraphic distribution patterns of carbon-11 compounds. II. “C-aminonitriles. J. nucl. Med. 16: 1049-1057 1975; .
• 5 Winstead MB, Parr SJ, Rogai MJ, Brockman PS, Lubcher R, Khentigan A, Lin TH, Lamb JF, Winchell HS. Relationship of molecular structure to in-vivo scintigraphic distribution patterns of carbon-11 -labeled compounds. III. “C-hydantoins. J. med. Chem. 19: 279-286 1976; .
• 6 Winstead MB, Dougherty DA, Lin TH, Khentigan A, Lamb F, Winchell HS. Relationship of molecular structure to in-vivo scintigraphic distribution of carbon-11-labeled compounds. IV. Carbon-11-labeled mandelonitriles, mandelic acids, and their esters. J. med. Chem. 21: 215-217 1978; .
• 7 Winstead MB, Podlesny EJ, Winchell HS. Preparation and scintigraphic evaluation of carbon-11-labeled 2-Nphenethylaminoalkanenitriles. Nucl.-Med. XVII: 277-282 1978; .