In der vorliegenden Arbeit wird über 1,3-dipolare Cycloadditionen mit Lachgas (N2O) unter milden Reaktionstemperaturen (≈ RT) berichtet. N2O ist ein sehr unreaktives 1,3-dipolares Reagenz. Bisher in der Literatur durchgeführte 1,3-dipolare Cycloadditionen mit N2O benötigten immer sehr drastische und gefährliche Reaktionsbedingungen (bis zu 300°C und 500 atm.). Dabei entstanden nach einer (postulierten) einleitenden 1,3-dipolaren Cycloaddition von N2O an Olefine oder Alkine immer nur stickstofffreie Reaktionsprodukte. Durch den Einsatz von hochreaktiven Cycloalkinen als 1,3-Dipolarophile konnten erstmals 1,3-dipolare Cycloadditionen mit N2O bei deutlich milderen Bedingungen (–25°C bis +60°C) als den bisher bekannten durchgeführt werden. Dabei war es mit Cyclooctin und Cycloocten-5-in erstmals möglich, stabile und vollständig charakterisierbare Reaktionsprodukte zu erhalten, die alle drei Atome des addierten N2O-Moleküls enthalten. Mit 4,5-Didehydro-2,3,6,7-tetrahydro-3,3,6,6-tetramethylthiepin konnte sogar erstmals ein alpha-Diazoketon durch 1,3-dipolare Cycloaddition von N2O erhalten und dieses bei –25°C NMR-spektroskopisch untersucht werden. Diese alpha-Diazoketone entstehen aus der elektrocyclischen Ringöffnung der entsprechenden 1,2,3-Oxadiazole welche aus der Cycloaddition von N2O und dem eingesetzten Cycloalkin stammen. Mit alpha-substituierten Cyclooctinen konnten auch 1,3-dipolare Cycloadditionen mit N2O bei milden Temperaturen durchgeführt werden, um stickstofffreie Reaktionsprodukte zu erhalten.

La toxoplasmose est une anthropozoonose ubiquitaire causée par Toxoplasma gondii. Malgré de nombreuses recherches, l'arsenal thérapeutique reste très restreint. L'objectif des travaux présentés dans ce mémoire est la synthèse de carbazolequinones et l'évaluation de leur efficacité sur T. gondii. Les carbazolequinones naturelles comme les calothrixines ont des propriétés antiparasitaires et cytotoxiques. La synthèse de para- et ortho-quinones de type benzo-, isoxazolo- et triazolo-carbazolequinones a été réalisée par application des réactions de cycloaddition [4+2] ou 1,3-dipolaires régiosélectives. La stratégie de synthèse à partir de dipolarophiles monobromés permet en effet, d'accéder sélectivement au régioisomère souhaité. Les attributions de structure des régiosiomères ont été confirmées par RMN 1H NOE et par une étude des corrélations 1H -13C HMBC. Concernant l'évaluation biologique in vitro, les composés inhibent la croissance de T. gondii comme la sulfadiazine et la pyriméthamine, avec une cytotoxicité sur les cellules myélomonocytiques THP1. Aucun des composés synthétisés n'inhibent la PNP, enzyme clé de la voie de sauvetage des purines, seule voie d'accès pour le parasite aux bases puriques. L'inhibition de la croissance de T. gondii par nos composés n'est pas liée directement liée à l'inhibition de la PNP.

Cette thèse se divise en trois parties. La première partie concerne nos approches vers la fonctionnalisation régiosélective d’imines, générées in situ dans le milieu réactionnel. En particulier, nous avons développé une méthode de synthèse d’α-amidosulfures qui furent ensuite utilisés comme plateforme pour accéder à des α-aryles amines aliphatiques par réaction de Friedel-Crafts déclenchée par du NIS. La seconde partie de ce travail rapporte la synthèse de spirobiindane rigides optiquement actifs, que nous avons ensuite utilisés comme plateforme pour former des organocatalyseurs de type acides phosphoriques. Ces derniers furent ensuite exploités dans le développement d’une réaction de cycloaddition [3+2] -optionnellement amorcée par du PIDA- donnant accès à des 2,3-dihydrobenzofuranes optiquement actifs. Enfin, dans une dernière partie, deux séquences réactionnelles furent développées, donnant accès à des iodoarènes iodés : les BINIs et SPINIs ortho-diarylés. Ces structures furent engagées en organocatalyse, et ont permis d’apporter une approche rationnelle aux mécanismes d’induction asymétrique impliquant des espèces iodés hypervalentes. / This thesis is divided in three parts. The first part deals with our approaches toward regioselective functionalization of in situ generated imines. In particular, we had developed a synthesis of α-amidosulfides, which were used as substrates to access aliphatics α-aryles amines through a NIS-triggered Friedel-Crafts reaction. Second part of this work describe the synthesis of spirobiindane-based organocatalysts, which were used in a [3+2] cycloaddition - optionally triggered with PIDA - leading to optically actives 2,3-dihydrobenzofurans. Finally, two synthetic pathways were developed to form new class of aryliodides: diaryls BINIs & SPINIs. Those scaffolds were exploited to bring a rational explanation of chirality transfer in reactions using hypervalent iodine species.

Lors de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés au développement de deux voies différentes de cycloaddition dipolaire-1,3 (CD-1,3) asymétrique pour accéder à des acides aminés disubstitués polyfonctionnels nouveaux de façon stéréochimiquement contrôlée.Dans la première partie, nous avons réalisé l’étude de la cycloaddition dipolaire-1,3 diastéréosélective entre différentes nitrones fonctionnelles et différents éthers vinyliques chiraux. La CD-1,3 de la cétonitrone aspartique et de l’éther vinylique du (R) ou (S) stéricol s'opère avec un double contrôle diastéréochimique élevé. Ce contrôle est possible en raison de la stabilité de la nitrone sous une forme (E) qui favorise l’approche exo, facialement contrôlée par le dipolarophile. La N-déprotection chimiosélective de l'adduit fournit une isoxazolidine sous une forme diastéréo- et énantiomériquement pure qui peut être transformée en dérivé d’acide aminé après N-acylation et coupure de la liaison N-O selon un processus dismutatif.Dans la deuxième partie, nous avons réalisé une étude approfondie de la cycloaddition dipolaire-1,3 organocatalysée entre différentes cétonitrones dérivées d’acides aminés vis-à-vis de dipolarophiles pauvres en électrons de type énal ou ynal. Avec le (E)-crotonalldéhyde, de hautes diastéréo- et énantiosélectivités sont obtenues en présence du catalyseur de MacMillan. Cette réaction organocatalysée a été étendue à une variété de d'α-carboxy cétonitrones différemment substituées, ainsi qu'à différents énals β-substitués par un groupement alkyle moyennant une modification de la nature du co-acide. En revanche, les ynals ne montrent aucune réactivité vis à vis des cétonitrones en conditions organocatalytiques. Notre étude a été complétée par l’accès des dérivés d’amino-acides polyhydroxylés par ouverture des adduits obtenus par la voie énantiosélective en utilisant les énals comme dipolarophiles. Cette étude préliminaire permet d’envisager d’accéder à des analogues de la myriocine. / During this thesis, we were interested to develop two different ways of 1,3 dipolar cycloaddition to reach enantiopure disubstituted polyfunctionnal amino acids.We have described in a first part the diastereoselective 1,3-dipolar cycloaddition between an aspartic nitrone and chiral vinyl ethers. The aspartic ketonitrone and vinyl ether of (R) or (S) stericol led to high diastreocontrols. This control is due to the stability of the nitrone under (E) geometry which favors the exo approach, facially controlled by the dipolarophile. The chemoselective N-deprotection of this adduct leads to a diastereo- and enantiomerically pure isoxazolidine which affords the target DAA after N-acylation and N-O ring opening by a dismutative pathway. In a second part, we describe the synthesis of isoxazolidines obtained by organocatalytic enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition between an alanine-derived nitrone and an enal or an ynal as the dipolarophile. With enals β-substituted by alkyl groups, good diastereoselectivities and ees were obtained in the presence of the MacMillan catalyst. These organocatalyzed conditions can be applied to a range of carboxy ketonitrones, and to different enals, provided an appropriate choice of the co-acid. Ynals show no reactivity under these organocatalytic conditions, although they lead regioselectively to polyfunctional quaternary isoxazolines under thermal conditions.Our study was achieved by the access of polyhydroxylated amino acids derived from opening adducts obtained by the enantioselective route using enals as dipolarophiles. This study allows to envisage the enantioselective synthesis of analogs of myriocin.

Ces travaux de thèse ont permis, au cours de deux projets, de s’attacher à la synthèse de structures complexes au moyen de réaction en cascade et de catalyse au rhodium.Dans une première partie, une méthodologie robuste pour la synthèse de 2,4,6-cycloheptatriénones entièrement substituées et non-symétriques par réaction de cycloaddition carbonylative [2+2+2+1] catalysée par des complexes de rhodium a été développée. Des mécanismes expliquant la formation des différents composés ont été proposés. Dans une seconde partie, l’application de l’hydroformylation désymétrisante catalysée au rhodium à la synthèse totale d’alcaloïdes indoliques de la famille Aspidosperma a été étudiée. Un intermédiaire clé de la synthèse de composés de type eburnane a ainsi été obtenu et sa transformation par différente stratégies été explorée. La synthèse totale de composés de type aspidosperma a été étudié, et les voies de synthèse explorées pourront être appliquées à des aldéhydes issus d’hydroformylation désymétrisante. / Through the course of two projects, this thesis work was concerned with the synthesis of complex scaffolds by means of cascade reactions and rhodium catalysis.In a first part, a new methodology was developed for the synthesis of non-symmetrical and fully substituted 2,4,6-cycloheptatrienones by rhodium-catalysed [2+2+2+1] carbonylative cycloaddition. Mechanisms for the formations of the observed compounds were proposed.In a second part, the application of rhodium-catalysed desymmetrising hydroformylation to the total synthesis of Aspidosperma indole alkaloids was studied. A key intermediate in the synthesis of eburnan-type alkaloids was thus obtained, and its transformation into th desired compounds using various strategies was explored. The total synthesis of aspidosperma-type alkaloids was studied, and the explored syntheses will be applied to aldehydes obtained by desymmetrising hydroformylation.

Ce mémoire est subdivise en deux parties. La première partie concerne la synthèse de pyrazoles présentant un intérêt sur le plan agrochimique. En effet, le noyau pyrazole est présent dans de nombreux composes ayant des activités biologiques diverses et en particulier antifongique. Au cours de ce travail, nous avons développé diverses approches convergentes de pyrazoles diversement substitués au moyen de réactions de couplages croisés pallado-catalyses sélectifs et séquentiels à partir de pyrazoles possédant différents points d’encrages. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à la synthèse de diverses furopyridones en tant qu’analogues de produits naturels possédant une activité antifongique, et notamment le Cladobotryal. Dans ce but, diverses alcynylpyridones ont été synthétisées et mises en jeu dans divers processus de cyclisation pour atteindre de manière divergente une série de furo[3,2-c]pyridin-4-ones, furo[3,2-c]pyridin-6-ones et furo[2,3-b]pyridin-4-ones / This thesis is subdivided into two principal parts. The first part is focussed on the synthesis of pyrazole derivatives of agrochemical relevance. Indeed, the pyrazole nucleus is found in numerous compounds possessing interesting biological properties, and notably antifungal activities. Various convergent approaches to diversely substituted pyrazoles have therefore been developed by means of site-selective palladium-catalyzed cross-coupling reactions conducted sequentially on pyrazole scaffolds. In the second part, we have been involved in the synthesis of furopyridones as simplified analogues of natural compounds possessing antifungal activities such as Cladobotryal. Toward this end, various alkynylpyridones have been synthesizes and involved in diverse cyclization processes to access a series of furo[3,2-c]pyridin-4-ones, furo[3,2-c]pyridin-6-ones, and furo[2,3-b]pyridin-4-ones

Ce travail de thèse, axé sur la thématique des analogues de nucléosides, s'est déroulé en trois parties. La synthèse énantiosélective de carbanucléosides cyclobutaniques, en vue de leur incorporation dans des enchaînements oligonucléotidiques, a tout d'abord été effectuée. La préparation de nouveaux dérivés nucléosidiques cyclohexéniques a ensuite été réalisée. Enfin, l'approche vers la synthèse de composés galactosyl-pyrrolo-pyridinones a été étudiée. Dans le premier chapitre, nous avons mis en évidence la place importante qu'occupent les nucléosides, les nucléotides et les acides nucléiques (ADN et ARN) dans les processus physiologiques. Par ailleurs, les différentes modifications structurales ayant abouti au développement de nouveaux analogues nucléosidiques ont été décrites. L'intérêt des oligonucléotides en thérapie génique a ensuite été souligné avant d'exposer les méthodes de synthèse et les différentes modifications structurales ayant porté sur ces composés. Dans le deuxième chapitre, la synthèse énantiosélective de nouveaux analogues de nucléosides cyclobutaniques, selon une stratégie initialement développée dans notre équipe, a été accomplie. Ces dérivés, après conversion en nucléotides, ont permis la préparation de nouveaux enchaînements oligonucléotidiques originaux. La synthèse de nouveaux analogues de nucléosides cyclohexéniques a été décrite dans le troisième chapitre. Une stratégie impliquant entre autres, une cycloaddition [4+2] asymétrique et l'élaboration des bases hétérocycliques, nous a permis d'accéder aux analogues cyclohexéniques, dont la structure préfigure l'accès à de nouveaux analogues cyclohexaniques contraints. Le dernier chapitre, dans le prolongement de nos travaux sur les analogues de nucléosides, expose l'approche vers la synthèse de composés galactosyl-pyrrolo-pyridinones. Les composés clés de la synthèse, à savoir les alpha-C-acétylènes glycosyl, ont pu être préparés. Ceux-ci devraient nous permettre par la suite d'accéder à des pyrrolo-pyridinones diversement substitués via une cycloaddition [4+2] à demande inverse, une régression de cycle et une lactamisation intramoléculaire.

La première partie de ce travail a été consacrée à la synthèse asymétrique formelle de la (+)-anatoxine-a, un alcaloïde neurotoxique isolé d'Anabaena flos aquae. L'approche développée est basée sur une cycloaddition [2+2] hautement diastéreosélective du dichlorocétène avec un éther d'énol chiral. Le squelette azabicyclique du produit naturel a été construit par une réaction de cyclisation intramoléculaire d'un intermédiaire N-acyl iminium.<br /><br />Dans la déuxième partie, nous avons développé une nouvelle synthèse de la camptothécine, sous sa forme racémique. Cet alcaloïde pentacyclique isolé du Camptotheca acuminata, s'est avéré être un puissant anticancéreux agissant comme inhibiteur de la topoisomérase I. Les étapes-clé de notre approche font intervenir une cycloaddition [3+2] dipolaire, un couplage de Suzuki et d'une cyanosilylation suivie d'une réaction de Pinner intramoléculaire.

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Ce travail de thèse décrit la synthèse d’iminosucres bicycliques comportant un carbone quaternaire en jonction de cycle à partir de cétonitrones polyalcoxylées. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’addition nucléophile d’a-diazoesters sur des nitrones. Des β-N-hydroxyamino α-diazoesters ont ainsi été obtenus avec succès en employant le bis(triméthylsilyl)amidure de lithium comme base dans le THF à -78 °C. Le traitement de ces hydroxylamines par différents catalyseurs métalliques a conduit à la formation de cétonitrones inédites par migration 1,2 d’hydrure. Le triflate d’argent et le tétrakis acétonitrile hexafluorophosphate de cuivre ont été les catalyseurs les plus performants et ont permis de préparer dix nouvelles cétonitrones cycliques α-alcoxyméthylcarbonylées. Leur réactivité vis-à-vis de divers dipolarophiles a été explorée. Les cycloadduits résultant de la réaction de ces cétonitrones avec l’alcool allylique et l’alcool homoallylique ont été convertis en pyrrolizidines et en indolizidines par réduction de la liaison N-O en employant le molybdène hexacarbonyle. Des modifications fonctionnelles (réduction de la fonction ester et hydrogénolyse des éthers benzyliques) ont permis d’accéder à six nouveaux iminosucres bicycliques comportant un carbone quaternaire en jonction de cycle. L’évaluation biologique de ces molécules en tant qu’inhibiteurs de glycosidases a révélé que parmi elles, deux indolizidines étaient des inhibiteurs puissants et sélectifs d’α-glucosidases. / This manuscript reports the synthesis of bicyclic iminosugars bearing a quaternary carbon at their ring junction from polyalkoxylated ketonitrones. Firstly we have studied the nucleophilic addition of α-diazoesters to nitrones. The expected β-N-hydroxyamino α-diazoesters were successfully obtained by using lithium bis(trimethylsilyl)amide as base in THF at -78 °C. Treatment of these hydroxylamines with different metal catalyst induced 1,2-hydride shift and lead to unprecedented ketonitrones. To promote this transformation, silver triflate and tetrakis acetonitrile copper hexafluorophosphate were the most effective catalyst and ten new α-alkoxymethylcarbonyl cyclic ketonitrones were prepared. Their reactivity as 1,3-dipoles in cycloaddition reactions with various dipolarophiles was investigated. Cycloadducts obtained from the reaction between these ketonitrones and allyl alcohol or homoallyl alcohol were coverted into the corresponding pyrrolizidines or indolizidines by a molybdenum-catalyzed N-O bond cleavage. Subsequent modifications (ester reduction and benzylic ethers hydrogenolysis) gave acess to six new bicyclic iminosugars which are substituted at their ring junction. Among these molecules, the inhibitory activity evaluation revealed two potent and selective inhibitors of α-glucosidases.