De nombreux produits chimiques organiques usuels sont susceptibles de devenir instables lorsqu'ils sont stockés de manière inadéquate ou durant de longues périodes au contact de l'air. Ils peuvent réagir avec l'oxygène moléculaire, y compris { température ambiante, par un processus d'autoxydation (peroxydation), qui se déroule selon un mécanisme radicalaire de réactions en chaine. Ce processus mène { la formation d'espèces chimiques peroxydées, thermodynamiquement instables et reconnus responsables de nombreux accidents de laboratoire. La présence d'espèces radicalaires, de plusieurs chemins réactionnels et le fait que les produits de réaction soient souvent des mélanges de composés, rendent la caractérisation expérimentale du processus de peroxydation très difficile. L'objectif de cette thèse, qui s'intègre dans le cadre du programme de recherche RIPER (étude des RIsques liés { la PERoxydation des produits chimiques) de l'INERIS, a été l'étude, par des méthodes de modélisation moléculaire, du processus d'autoxydation d'une famille d'espèces facilement peroxydables, les éthers, afin d'identifier les risques accidentels liés { leur utilisation, notamment dans des conditions normales de stockage. Dans ce but, une étude mécanistique détaillée a été menée sur l'oxydation de l'éther diéthylique (DEE) en utilisant une double approche de modélisation moléculaire (DFT) et cinétique. Le mécanisme réactionnel identifié pour le processus ainsi que le modèle cinétique détaillé développé, démontrent que, la compétition entre la voie réactionnelle de décomposition du radical alkyle issu de l'étape d'initiation et celle d'isomérisation des radicaux peroxyde est au coeur du processus d'oxydation du DEE est et que, la prépondérance d'un chemin par rapport { l'autre, dépend de la concentration d'oxygène dissous dans le solvant. Ces deux approches complémentaires indiquent aussi que le risque accidentel lié à cet éther est dû { l'accumulation de certaines espèces peroxydées produites (hydroperoxydes notamment). Les voies réactionnelles principales caractérisées pour le processus d'oxydation du DEE ont ensuite été étudiées pour treize autres éthers aliphatiques. Les résultats ont mis en évidence un comportement commun des éthers vis-à-vis de leur oxydation et cela a permis d'évaluer les énergies en jeu dans les étapes clefs du processus pour toutes les espèces considérées en s'affranchissant d'une étude détaillée. Enfin, le mécanisme d'inhibition de l'oxydation du DEE par ajout d'espèces chimiques antioxydantes a également été examiné par modélisation moléculaire. Les résultats préliminaires démontrent que les antioxydants phénoliques sont les plus efficaces pour l'inhibition du processus et confirment que le BHT (hydroxytoluène butylé), qui est déj{ l'antioxydant le plus utilisé pour la stabilisation du DEE, est l'inhibiteur le plus performant parmi les 12 étudiés.

Les ligands multidentes montrent généralement de très bonnes activités dans la catalyse organométallique au palladium à faibles charges. Parmi ces ligands, l'utilisation des ligands polyphosphines ferrocéniques mènent à des résultats intéressants. Des systèmes catalytiques palladium/triphosphine ferrocénique robustes ont permis d'obtenir d'une part des diarylamines et d'autre part des éthers d'aryle et d'hétéroaryle avec de faibles charges catalytiques. Des calculs théoriques de DFT sur le cycle catalytique lors de la formation d'éthers d'aryle et d'hétéroaryle ont été réalisés. La présence d'un troisième groupement phosphino permettrait de stabiliser les états de transition et accélèrerait l'élimination réductrice. Les triarylamines ont pu être obtenues à l'aide d'une diphosphine ferrocénique avec une charge de 2 mol% de palladium. Des résultats modérés à excellents ont été obtenus. Enfin, les thioéthers d'aryle et d'hétéroaryle ont été obtenus avec d'excellents résultats à l'aide d'une tétraphosphine ferrocénique en présence de 0,2 mol% de palladium

Les composés oxygénés de faible poids moléculaire présentent un fort intérêt en chimie des parfums. Un grand nombre d’odorants contiennent un ou plusieurs cycles au sein de leur structure. Ce travail de thèse est dédié au développement de nouvelles carbocyclisations intramoléculaires de dérivés d’éthers d’énol catalysées par des (super)acides de Lewis. L’étude s’intéresse à la réactivité bivalente des alcools (bis)allyliques portant une fonction alkoxy. Dans ce contexte, la réactivité de la fonction éther d’énol en présence d’un alcool allylique a été développée en présence d’acides de Lewis et de Brønsted comme catalyseurs. En l’occurrence, une chimiodivergence contrôlée par le substrat a été démontrée pour des précurseurs dérivés de différents types d’éthers d’énol. Ainsi, des cyclopenténones ont été formées par électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth(III). Ou alors, des cétones insaturées α-oxygénées ou soufrées ont été obtenues par activation préferentielle de l’éther d’énol en présence de l’acide ptoluènesulfonique. Une étude mécanistique a été effectuée mettant en avant la différence entre la catalyse par acides de Lewis et de Brønsted ainsi que l’influence de l’acidité du catalyseur. Il a été possible de contrôler la chimiodivergence par le catalyseur dans le cas des dérivés du phenyl vinyl sulfure. Deux produits différents ont été obtenus à partir d’un seul substrat de départ en utilisant des systèmes catalytiques robustes et peu onéreux. La plupart des nouveaux composés présentent des notes olfactives intéressantes. En outre, l’électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth a été appliquée à la synthèse de la rotundone, un odorant naturel à la note typique du poivre. / Oxygenated low molecular weight compounds are of particular interest in fragrance chemistry. A large number of odorants present one or more rings within their structure. This work is dedicated to the development of novel intramolecular carbocyclizations of enol ether derivatives catalyzed by Lewis (super)acids. The study turns around the dual reactivity of alkoxy-substituted bis(allylic) alcohols. In this context, the behavior of the enol ether function in the presence of an allylic alcohol has been elaborated under Lewis and Brønsted acid-catalysis. Hereby, a pronounced substrate-controlled chemodivergence as demonstrated for precursors derived from different types of enol ethers. Either, cyclopentenones were formed by electrocyclization under bismuthIII triflate catalysis, or a skeletal rearrangement after preferential activation of the enol ether in the presence of p-toluenesulfonic led to α-oxygenated or αsulfenylated unsaturated ketones. Mechanistic studies have been performed and the difference between Lewis and Brønsted acid-catalysis as well as the influence of the catalyst acidity have been highlighted. The chemodivergence could be tuned by the nature of the catalyst in the case of phenyl vinyl sulfide derivatives. Two different products were obtained from a single and easily accessible starting material using robust, air- and water-compatible catalytic systems. Most of the new compounds presented interesting olfactory notes. The developed bismuthIII triflate-catalyzed electrocyclization was further applied to the total synthesis of the natural pepper odorant rotundone.

L'objectif général de ce travail était d'étudier la relation entre exposition professionnelle maternelle aux solvants organiques et malformations congénitales.Ce projet s'est appuyé sur les données de la cohorte PELAGIE. Il s'agit d'une cohorte mère enfant avec inclusion de 3 421 femmes en début de grossesse en population générale en Bretagne. L'exposition aux solvants était définie par différentes méthodes (expositions déclarées, matrices emplois-expositions, dosages urinaires de métabolites de solvants chlorés et d'éthers de glycol).Nous avons mis en évidence une relation entre l'exposition aux solvants mesurée par des méthodes indirectes et les malformations congénitales. Puis, pour un échantillon aléatoire de451 femmes, nous avons étudié les déterminants de la détection urinaire des métabolites de solvants. Enfin, dans le cadre d'une étude cas-témoins dans la cohorte, la relation entre métabolites urinaires de solvants et malformations congénitales a été étudiée.

L’objectif général de ce travail était d’étudier la relation entre exposition professionnelle maternelle aux solvants organiques et malformations congénitales.Ce projet s’est appuyé sur les données de la cohorte PELAGIE. Il s’agit d’une cohorte mère enfant avec inclusion de 3 421 femmes en début de grossesse en population générale en Bretagne. L’exposition aux solvants était définie par différentes méthodes (expositions déclarées, matrices emplois-expositions, dosages urinaires de métabolites de solvants chlorés et d’éthers de glycol).Nous avons mis en évidence une relation entre l’exposition aux solvants mesurée par des méthodes indirectes et les malformations congénitales. Puis, pour un échantillon aléatoire de451 femmes, nous avons étudié les déterminants de la détection urinaire des métabolites de solvants. Enfin, dans le cadre d’une étude cas-témoins dans la cohorte, la relation entre métabolites urinaires de solvants et malformations congénitales a été étudiée. / The aim of this project was to study the relation between maternal occupational exposure to solvents and congenital malformations.This project used data from the PELAGIE study. This is a mother child cohort which had included 3 421 women from the general population at the beginning of their pregnancy in Britany. Occupational exposure to solvents was assessed by different methods (self-report, job exposure matrix, and urinary determination of glycol ethers and chlorinated solvents metabolites).We have shown an association between solvent exposure using indirect method of assessment and congenital malformations. Using a randomized sample of 451 women, we have studied the occupational and non occupational determinants of urinary detection of glycol ethers and chlorinated solvents metabolites. Finally, we have studied in a nested case-control study, the relation between urinary solvent metabolites and congenital malformations.

Les transferts de nitrène représentent un outil synthétique très intéressant pour former simplement une liaison C-N à partir d’une liaison C-H. Notre laboratoire a développé des précurseurs de nitrène chiraux : les sulfonimidamides. Leur utilisation a abouti, en présence de catalyseurs de cuivre et de rhodium, à des réactions d’aziridination d’oléfine et d’amination C-H hautement diastéréosélectives. Ce projet de thèse s’inscrit dans la continuité de ces travaux. Les sulfonimidamides ont pu être combinés avec des complexes scorpionate de cuivre et d’argent, au cours d’une collaboration COST avec le groupe de Pedro Pérez à Huelva, avec de bons résultats pour l’aziridination d’oléfines et l’amination C-H. De même, des nouveaux complexes de cuivre développés dans l’équipe de Didier Bourissou à Toulouse, ont pu être testés avec succès pour l’aziridination de différentes oléfines, dans le cadre d’une collaboration ANR. D’autre part, le champ d’application de la réaction d’amination C-H catalysée par le rhodium a été étendu avec d’excellents résultats à des substrats complexes comme les terpènes et différents éthers d’énol, ainsi qu’à des substrats peu réactifs comme les alcanes. Enfin, des études mécanistiques ont été menées pour tenter d’élucider la nature du transfert de nitrène. Les résultats obtenus sont en faveur d’un mécanisme concerté asynchrone, mais ils ne permettent pas d’exclure définitivement un transfert radicalaire. L’isolement d’un complexe métal-carbène étant supposé plus aisé qu’un complexe métal-nitrène, nous nous sommes tournés vers le développement de carbènes de sulfoximines, analogues carbonés des sulfonimidamides, sans résultat satisfaisant pour le moment. / Catalytic nitrene transfers are useful tools in organic synthesis, to perform the transformation of a C-H bond into a C-N bond. Our group has previously demonstrated that sulfonimidamieds are efficient chiral nitrène precursors. Combined with copper or rhodium complexes, they have allowed to uncover olefin aziridination and C-H amination that occur with high level of stereoselectivity. These PhD studies stand within the framework of this topic. Sulfonimidamides have first been combined with scorpionate copper and silver complexes developed by Pedro Perez in Huelva, to afford either aziridines or C-H amination products in very good yields. In the same way, new copper catalysts developed in the group of Didier Bourissou in Toulouse were evaluated with good results in olefin aziridination. On the other hand, rhodium catalyzed C-H amination has been applied to more complex substrates such as terpenes and enol ethers, as well as to less reactives substrates like alkanes, with excellent results in terms of regio-, chemo-, and stereoselectivity. Mechanistic studies have also been conducted. These point to an asynchronous concerted nitrene transfer, but the involvement of radicals cannot be ruled out. We have finally turned our attention to the formation of carbenes from sulfoximines, which are the carbo-analogs of sulfonimidamides, but without success so far.

L'étude des molécules issues du milieu naturel a conduit les chercheurs à s'intéresser à la synthèse d'un motif structural commun à un grand nombre de molécules bioactives, les spirocétals. La mise au point au sein de notre laboratoire, d'une méthodologie de synthèse d'éthers d'énols exo-cycliques, précurseur de spirocétals, nous a conduits à nous intéresser au fragment spirocétal puis à la synthèse totale du bistramide A. Cette molécule naturelle, issue d'un animal marin présente d'importantes propriétés cytotoxiques la plaçant comme un agent anti-tumoral ou inflammatoire potentiel. Notre méthodologie de synthèse d'éthers d'énols consistant au couplage d'une lactone et d'une sulfone selon une réaction de type Julia, nous a permis d'obtenir l'éther d'énol cible qui par spirocyclisation intramoléculaire a conduit au motif spirocétal [6,6] du bistramide A. La molécule naturelle ainsi que deux analogues sont ensuite obtenus par fonctionnalisation des chaînes latérales du spirocétal, et couplage avec les fragments de type aminoacide et tétrahydropyrane fournis respectivement par le groupe du Pr. Yli-Kauhaluoma et celui du Pr. Piva. L'étude biologique des produits montre d'intéressantes propriétés de différenciation cellulaire, de déclenchement de l'apoptose et de blocage de la cytodiérèse. L'application de notre méthodologie, à la synthèse du SPIKET, ainsi qu'à l'obtention du spirocétal [5,6] de l'atténol A, permet d'étendre le domaine d'application de cette synthèse d'éthers d'énols exo-cycliques / Spiroketals are widely occurring substructures in natural products. The ever-increasing range of pharmacological activities displayed by products containing spiroketals has triggered an intense interest in their study, both from a synthetic and biological aspect. The development in our laboratory of an original enol ether synthesis motivated us to prepare the spiroketal fragment of bistramide A and, subsequently, to undertake its total synthesis. Bistramide A is a biologically active molecule isolated from the marine ascidian Lissoclinum bistratum that has emerged as a potential anti-inflammatory and anti-tumoral agent based on its high cytotoxicity and potent antiproliferative effect. The [6,6] spiroketal ring system of the natural product was accessed using a modification of the Julia olefination, extended to the reaction between a lactone and a heteroarylsulfone to prepare an exocyclic enol ether. The lactone and sulfone precursors were synthesized from a common starting material, dicyclohexylidene-D-mannitol. Bistramide A and two of its analogs were prepared by functionalization of the spiroketal side chains, followed by coupling reactions with the amino acid and tetrahydropyran subunits prepared by the groups of Pr. Yli-Kauhaluoma and Pr. Piva, respectively. An alternative approach to the precursor of the tetrahydropyran system from the chiral pool was developed. Biological studies revealed interesting effects on cellular differentiation, apoptosis, and cytokinesis. Application of our methodology to the synthesis of SPIKET and studies towards the [5,6] spiroketal of attenol A, gave us the opportunity to extend the scope of our exocyclic enol ether methodology

Les travaux de recherche décrits dans ce manuscrit s'inscrivent dans le cadre de la chimie verte et du développement durable qui visent notamment l'emploi de matières premières issues de ressources renouvelables et la mise au point de procédés éco-compatibles pour la préparation de nouveaux produits à visées alimentaire, domestique ou thérapeutique. Dans ce contexte, une nouvelle voie d'accès aux acétals et éthers de monosaccharides (sorbitane et glucopyranoside de méthyle) a été développée. La synthèse se divise en deux étapes avec une première réaction d'acétalisation ou de transacétalisation qui a permis de synthétiser une nouvelle gamme d'acétals de monosaccharide. Puis, une seconde étape d'hydrogénolyse des acétals en présence de palladium sur charbon et sous pression d'hydrogène a permis d'accéder aux monoéthers de sorbitane et glucopyranoside de méthyle. Par la suite, un procédé en une étape et l'utilisation d'un intermédiaire acétal à courte chaîne comme solubilisant des réactifs a permis d'améliorer les rendements et d'envisager un développement à l'échelle industrielle. Enfin, ces nouvelles molécules ont été évaluées en tant que tensioactifs, cristaux liquides et antimicrobiens et certaines ont montré des propriétés très intéressantes qui permettraient d'envisager des applications potentielles dans ces domaines / The research work described in this manuscript is based on the green chemistry concept and within the frame of sustainable development which involve the use of raw materials from renewable resources and the development of eco-compatible process for the preparation of new products for food-processing, domestic or therapeutic applications. In this context, a new access to monosaccharide acetals and ethers (sorbitan and methyl glucoside) has been developed. The synthetic process is divided in two steps with an acetalisation or a transacetalisation as first reaction which allows to synthesize a new class of monosaccharide acetals. Then, a second step of acetal hydrogenolysis with palladium on charcoal and under hydrogen pressure has permitted access to sorbitan and methyl glucoside monoethers. Then, a one-step process and the use of intermediary short alkyl chain acetal as solubilizing agent has permitted to increase the yield and to consider an industrial development. Finally, these new molecules have been evaluated as surfactants, liquid crystals and antimicrobials and some of them have exhibited very attractive properties which could lead to potential applications in these fields

Le développement de molécules ciblant les surfaces d'interaction protéine-protéine constitue l'un des enjeux majeurs de la recherche scientifique académique et des industries pharmaceutiques de cette dernière décennie. A ces fins, nos travaux ont été consacrés à la conception, à la synthèse et à la caractérisation de nouveaux mimes de surfaces sur châssis. Le squelette de ce dernier est un cyclodécapeptide RAFT, pouvant présenter deux surfaces d'adressage indépendantes. La fonction de ciblage est assurée par la présentation de quatre peptides greffés par voie d'assemblage combinatoire sur la face supérieure du RAFT. De cette manière, il sera possible d'obtenir toutes les combinaisons de surfaces à partir des éléments constitutifs permettant un ciblage efficace des surfaces protéiques. L'architecture à présentation multiple a été synthétisée de manière convergente par formation hautement chimiosélective de liens éthers d'oximes, stables in vitro et in vivo. Nous avons synthétisé des substrats linéaires présentant certains motifs identiques ainsi que des substrats cycliques, contraints par la présence d'une liaison dissulfure, de séquences globalement identiques mis à part en deux positions où l'incorporation de résidus (Lys, Asp, Phe, Ser) leur confère des propriétés diverses (charges, natures...). L'utilisation de ces éléments s'inscrit dans deux approches de ciblage distinctes à savoir la réalisation de mimes de la surface de reconnaissance de l'hormone GnRH et la réalisation de surfaces pour un ciblage plus général de surfaces protéiques. L'utilisation des méthodes CLHP et LC-MS pour l'analyse des banques de produits obtenues a permis leur totale caractérisation. Enfin, la réalisation des premières évaluations biologiques sur ces mélanges vis-à-vis de plusieurs cibles (hormone GnRH, avidine, interface SHC-Grb2) a donné des résultats encourageants.

Afin d'obtenir le niveau requis d'indice d'octane et de limiter les rejets en monoxyde de carbone, les éthers carburants, principalement le méthyl tert-butyl éther (MTBE), sont incorporés dans les essences. A la suite de fuites, le MTBE est apparu comme un polluant majeur des nappes aquifères en raison de sa très faible biodégradabilité. L'objectif de ce travail a été d'étudier la dégradation du MTBE par Mycobacterium austroafricanum IFP 2012. La voie métabolique a été partiellement élucidée par l'identification de plusieurs intermédiaires (tert-butyl formiate (TBF), tert-butyl alcool (TBA), acide -hydroxyisobutyrique et acétone) et activités enzymatiques (MTBE/TBA mono-oxygénase non-hémique et inductible, TBF estérase, 2-propanol : NDMA oxydoréductase et une mono-oxygénase impliquée dans la dégradation de l'acétone). Le rôle du TBF et la nécessité de cobalt ont été proposés pour expliquer la faible biodégradation du MTBE ; le rôle de la liaison méthoxy semblant limité.