Le travail présenté dans ce manuscrit concerne le développement d'une nouvelle stratégie de synthèse d'alcaloïdes polyhydroxylés basée sur une séquence réactionnelle de métathèse cyclisante puis hydroboration-oxydation d'éthers d'énols permettant un accès efficace et sélectif à un diastéréoisomère trans-trans de trois substituants hydroxylés sur le cycle pipéridinique. Après mis au point de cette séquence, la méthodologie a été appliquée à la synthèse totale asymétrique de deux produits naturels : la (+)-castanospermine et la (+)-1-désoxynojirimycine. Une modification de cette stratégie a ensuite été envisagée pour la synthèse de pyrrolidines polyhydroxylées basée cette fois sur une réaction d'hydroboration-oxydation d'énamides cycliques. Les différentes voies explorées pour obtenir ces énamides cycliques (métathèse cyclisante d'énamides, d'ynamides ainsi qu'une séquence réactionnelle métathèse croisée, bromation et couplage) n'ont pas conduit aux substrats attendus. Enfin, une application de la séquence métathèse cyclisante et hydroboration-oxydation d'éthers d'énols a conduit à un précurseur avancé de la synthèse de la D-AB1.

Les cyclopropanes sont rencontrés dans de nombreux produits naturels ou synthétiques bioactifs. Les travaux réalisés portent sur le développement de couplages catalysés par le palladium permettant d'accéder à des cyclopropanes diversement substitués. Des couplages de Suzuki-Miyaura impliquant les cis- et trans-2-benzyloxy-cyclopropyltrifluoroborates de potassium ont pu être mis au point après un important travail d'optimisation. L'accès à des aminocyclopropanes par des couplages de type Hartwig Buchwald impliquant des iodures cyclopropaniques s'est révélé beaucoup plus difficile à mettre en œuvre. Leur faisabilité a été démontrée avec un exemple, en version intramoléculaire, mais les résultats n'ont pas pu être généralisés. Les premiers exemples de couplages de Sonogashira entre des iodures cyclopropaniques diversement substitués et des alcynes terminaux ont été décrits. Les alcynylcyclopropanes correspondants sont obtenus avec d'excellents rendements et rétention de configuration. Les cis-2-alcynylcyclopropanecarboxamides préparés par cette méthode peuvent subir une cyclisation 5 exo-dig en milieu basique et conduire à des énamides incorporant un motif 3-azabicyclo[3.1.0]hexane. En milieu acide, ces composés engendrent des ions N-acyliminiums bicycliques pouvant être impliqués dans des réductions ioniques ou des cyclisations de Pictet-Spengler menant à une grande diversité de composés hétérocycliques azotés originaux de manière totalement diastéréosélective

Ce projet scientifique porte sur le développement de nouvelles voies d'accès à des composés azotés hautement fonctionnalisés en s'adaptant aux principes de chimie verte. Tout d'abord, une réaction d'Ugi quatre composants à partir d'alcools a été étudiée. L'utilisation de dérivés de l'iode hypervalent comme oxydant en quantités stoechiométriques ou catalytiques a permis de réaliser un processus one-pot oxydation d'alcools/réaction d'Ugi efficace. Par la suite, une nouvelle réaction de Mannich quatre composants, réalisée en présence d'un acide phosphorique dérivé du BINOL, a permis l'accès à des 1,3-diamines énantiopures. La modification de l'électrophile imine par un composé de type diazène a ensuite mené à des précurseurs d'aminocétones ou d'1,2-diamines énantiopures par un procédé alliant catalyse, synthèse asymétrique et utilisation de composés non toxiques.Enfin, dans la continuité des travaux sur la réactivité des énamides, deux nouvelles réactions multicomposants catalysées au fer ont pu être développées. A partir d'énamides, d'un radical libre et de différents nucléophiles, plusieurs dérivés d'aminoalcools ont pu être synthétisés selon des processus propres et sélectifs.

Les cyclopropanes sont rencontrés dans de nombreux produits naturels ou synthétiques bioactifs. Les travaux réalisés portent sur le développement de couplages catalysés par le palladium permettant d'accéder à des cyclopropanes diversement substitués. Des couplages de Suzuki-Miyaura impliquant les cis- et trans-2-benzyloxy-cyclopropyltrifluoroborates de potassium ont pu être mis au point après un important travail d'optimisation. L'accès à des aminocyclopropanes par des couplages de type Hartwig Buchwald impliquant des iodures cyclopropaniques s'est révélé beaucoup plus difficile à mettre en œuvre. Leur faisabilité a été démontrée avec un exemple, en version intramoléculaire, mais les résultats n'ont pas pu être généralisés. Les premiers exemples de couplages de Sonogashira entre des iodures cyclopropaniques diversement substitués et des alcynes terminaux ont été décrits. Les alcynylcyclopropanes correspondants sont obtenus avec d'excellents rendements et rétention de configuration. Les cis-2-alcynylcyclopropanecarboxamides préparés par cette méthode peuvent subir une cyclisation 5 exo-dig en milieu basique et conduire à des énamides incorporant un motif 3-azabicyclo[3.1.0]hexane. En milieu acide, ces composés engendrent des ions N-acyliminiums bicycliques pouvant être impliqués dans des réductions ioniques ou des cyclisations de Pictet-Spengler menant à une grande diversité de composés hétérocycliques azotés originaux de manière totalement diastéréosélective.

Les motifs hétéroaromatiques sont présents dans de nombreuses molécules naturelles. Depuis plusieurs années, notre groupe s'est particulièrement intéressé à la réactivité des pyrroles et des indoles vis-à-vis des nitrones pour donner des bis(pyrrolyl)alcanes, et des bis(indolyl)alcanes, dont des composés naturels comme le vibrindole A ou des composés synthétiques. Ces motifs présentent un grand intérêt car ils peuvent présenter aussi bien des activités anticancéreuses que des activités antibactériennes. C'est dans ce contexte que s'inscrit la première partie du présent travail de recherche. La méthode développée au laboratoire a été étendue à de nouveaux motifs mixtes de type "indole-pyrrole", "indole-furane" et "pyrrole-furane", afin de tester leurs activités en tant qu’antibactériens. Un second volet de ce manuscrit porte sur le développement d'une synthèse "verte" de 2,2'-bis(pyrrolyl)alcanes et de 3,3' bis(indolyl)alcanes symétriques. Finalement, l’addition catalysée énantiosélective de pyrroles à divers électrophiles azotés menant à des pyrrolyl méthanamines a été mise au point en présence d'un catalyseur organique de type acide phosphorique présentant une chiralité axiale. Cette méthode est appliquée à la synthèse d'une molécule naturelle, la (+) absouline. / Heteroaromatics are present in many natural products. Since several years, our group is particularly interested in the reactivity of pyrroles and indoles towards nitrones to give bis(pyrrolyl)alkanes and bis (indolyl)alkanes that could be present in natural compounds such as vibrindole A or in synthetic compounds. These structural patterns are interesting because they could display either anticancer or antibacterial activities. The first part of the present research starts from these previous results. The method developed in the laboratory was extended to new mixed molecules containing either "indole-pyrrole", "indole-furan" or "pyrrole-furan" moieties, in order to test their activities as antibacterial agents. A second part of this manuscript focuses on the development of a "green" preparation of symmetrical 2,2' bis(pyrrolyl)alkanes and 3,3' bis(indolyl) alkanes respectively. Finally, the catalytic enantioselective addition of pyrroles onto several nitrogen-containing electrophiles yielding pyrrolyl methanamines has been developed in the presence of an organic catalyst such as a phosphoric acid with an axial chirality. This method is currently applied to the synthesis of a natural molecule, the (+)-absouline.

Ce projet scientifique porte sur le développement de nouvelles voies d’accès à des composés azotés hautement fonctionnalisés en s’adaptant aux principes de chimie verte. Tout d’abord, une réaction d’Ugi quatre composants à partir d’alcools a été étudiée. L’utilisation de dérivés de l’iode hypervalent comme oxydant en quantités stoechiométriques ou catalytiques a permis de réaliser un processus one-pot oxydation d’alcools/réaction d’Ugi efficace. Par la suite, une nouvelle réaction de Mannich quatre composants, réalisée en présence d’un acide phosphorique dérivé du BINOL, a permis l’accès à des 1,3-diamines énantiopures. La modification de l’électrophile imine par un composé de type diazène a ensuite mené à des précurseurs d’aminocétones ou d’1,2-diamines énantiopures par un procédé alliant catalyse, synthèse asymétrique et utilisation de composés non toxiques.Enfin, dans la continuité des travaux sur la réactivité des énamides, deux nouvelles réactions multicomposants catalysées au fer ont pu être développées. A partir d’énamides, d’un radical libre et de différents nucléophiles, plusieurs dérivés d’aminoalcools ont pu être synthétisés selon des processus propres et sélectifs. / The aim of this study is the development of new access to highly functionalized nitrogen-containing compounds with respect to the green chemistry principles.First, an Ugi four-component reaction from alcohols has been studied. In the presence of hypervalent iodine compounds, used as oxidant and introduced in stoechiometric or catalytic quantites, an efficient one-pot sequence has been developed.Then, a new four-component Mannich reaction using a catalytic amount of BINOL-derived phosphoric acid gave an access to enantioenriched 1,3-diamines from enamides. Changing the electrophilic imine partner to a diazene compound afforded aminoketones or 1,2-diamines precursors in high yields and excellent enantiomeric excess.Finally, two new iron-catalyzed multicomponent reactions of enamides with TEMPO and various nucleophiles provided an efficient synthesis of aminoalcohols derivatives. These domino reactions involving an oxidative process from enamides offered a convenient and economical method to establish two C-O bonds in a single operation.

Les réactions multicomposants radicalaires sont d’une grande efficacité synthétique et s’avèrent en phase avec les principes de la chimie dite "verte". Ce manuscrit s’articule autour de trois axes : l’étude de la réaction de carbo-alcénylation radicalaire d’oléfines azotées riches en électrons, la valorisation des structures obtenues en se dirigeant vers la synthèse de molécules cycliques ou polycycliques complexes, et pour finir la mise au point de nouveaux médiateurs radicalaires sans étain. Dans un premiers temps, sur la base de travaux antérieurs de notre laboratoire, la réaction de carbo-alcénylation radicalaire a été étendue avec succès à l’utilisation d’énamides et d’ène-carbamates. Cette étude a permis de montrer la forte réactivité de ces oléfines vis-à-vis de radicaux électrophiles ainsi que l’importante force motrice que constitue la formation du radical amidoyle intermédiaire.Parmi tous les énamides et ène-carbamates testés, seules les structures cycliques ont permis d’obtenir une excellente diastéréosélectivité en faveur des produits trans. Dans un second temps, une valorisation des structures obtenues lors de la réaction de carbo-alcénylation a été réalisée par la mise au point de processus de cyclisations radicalaires et ioniques. Des cyclisations par activation via des énamines ont permis d’obtenir diastéréosélectivement des squelettes aza-décalones, présents notamment dans les alcaloïdes de la famille des lycopodiums. Un processus de double cyclisations de type 5-exo-trig/6-exo-trig, totalement diastéréosélectif, a également été établi donnant accès à des composés tri- et tétracycliques diversement substitués présents dans d’autres types d’alcaloïdes.Enfin, le développement de nouveaux médiateurs radicalaires silylés non réducteurs, comme substituts aux diétains, a été réalisé. L’intérêt s’est porté sur divers disilanes, thiosilanes, borosilanes et borothiosilanes, précurseurs de radicaux silyles permettant de promouvoir la propagation de chaînes radicalaires. Ces médiateurs ont été testés dans des réactions de vinylation directes de bromures d’alkyle ou dans des processus de carbo-alcénylation à trois composants. Dans le cas des thiosilanes et borosilanes des résultats encourageants et prometteurs ont été obtenus. / Multicomponent radical reactions have high synthetic efficiency and are in line with "green"chemistry concepts. This manuscript focuses on three topics: the study of the radical carboalkenylation reactions on electrons-rich olefins, the further elaboration of the structures directed towards the synthesis of complex cyclic or polycyclic molecules, and finally the development of newtin-free radical mediators.In the first part, based on previous work from our laboratory, the radical carbo-alkenylation reaction was successfully extended to enamides and ene-carbamates. This study demonstrated the high reactivity of these olefins towards electrophilic radical species and also the major driving force which constitutes the formation of the intermediate amidoyl radical. Amongst all enamides and enecarbamates tested, only the cyclic compounds led to a good diastereocontrol in the favor of transproducts.In a second part, the structures obtained in the carbo-alkenylation reaction were further elaborated through the development of radical and ionic cyclization processes. Activation via enamines allowed the diastereoselective formation of aza-decalin backbones, presents in the lycopodium alkaloid family. A totally diastereoselective double 5-exo-trig/6-exo-trig cyclization process was also achieved,generating various substituted tri- and tetracyclic compounds present in other classes of alkaloids. Finally, the development of new non-reductive free-radical silylated mediators as ditin surrogates was achieved. The research focused on various disilanes, thiosilanes, borosilanes and borothiosilanes,precursors of silyl radicals sustaining the radical chain. These mediators were tested in directvinylation reactions of alkyl bromides or in three components carbo-alkenylation processes. Forthiosilanes and borosilanes encouraging and promising results were obtained.

Les travaux décrits dans ce manuscrit de thèse ont porté d'une part sur le développement de nouvelles méthodes de spirocyclisation de céto-ynamides et d'autre part sur la réactivité de spiroénamides tertiaires. Les céto-sulfonamides en présence de bromoalcynes et de carbonate de césium conduisent à la formation de spiro-énamides par réaction de spirocyclisation via un intermédiaire céto-ynamide activé. Une grande variété de cycloalcanones et de bromoalcynes électroattracteurs sont tolérés.Les céto-ynamides conduisent à la formation de dérivés spiro-énamides par traitement avec du Triton B. La spirocyclisation tolère de nombreuses cycloalcanones et différents substituants aryles sur l'ynamide, et opère avec un bon stéréocontrôle de l'énamide. Une version en milieu micellaire aqueux de cette spirocyclisation a également été développée. Deux réactions dominos assistées par l'énamide tertiaire spirocyclique ont ensuite été développées. En présence de tétrachlorure de zirconium, la réaction domino permet d'obtenir des tétracycles de façon diastéréosélective tandis qu'avec le tétrachlorure de titane des pentacycles sont obtenus à partir du spiro-énamide avec un excellent régio- et diastéréocontrôle. / The work described in this manuscript involved the development of new spirocyclization methods starting from keto-ynamides, and the reactivity of tertiary spiro-enamides.Keto-sulfonamides led to spiro-enamides in the presence of cesium carbonate by spirocyclization reaction via an activated keto-ynamide intermediate. A wide range of cycloalkanones and electronwithdrawing bromoalkynes are tolerated. The spirocyclization reaction starting from keto-ynamides afforded spiro-enamide by treatment with Triton B. Various cycloalkanones, as well as a wide range of aryl substituents on the ynamide moiety, were suitable and provided good stereocontrol of the enamide formed. The spirocyclization reaction was also studied in aqueous micellar media. Two domino reactions assisted by the spirocyclic tertiary enamide were next developed. In the presence of zirconium tetrachloride, the domino reaction provided tetracyclic fused ring systems in a diastereoselective manner, whereas in the case of titanium tetrachloride, pentacyclic systems were obtained starting from the spiro-enamide with excellent regio- and diastereocontrol.