Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans cette thèse, nous avons décrit de nouvelles méthodes pour la préparation de polymères et de produits chimiques à partir de ressources renouvelables:Premièrement, nous avons défini une nouvelle méthode de préparation de sulfonamides, utilisant des nitro-aromatiques et des sels de sulfinate de sodium, dans une solution aqueuse de bisulfite de sodium, en tant qu’agent réducteur non toxique. Le produit a été séparé par une simple filtration. La réaction montre une chimio-sélectivité complète, seuls les substrats nitro déficitaire en électrons sont réactifs. Cependant, et contrairement à la littérature, les sels de sulfinate de sodium aromatiques et aliphatiques se sont révélés réactifs dans nos conditions. De plus, nous avons utilisé cette méthode pour préparer de manière écologique le catalyseur de zinc décrit par Karamé et al. et utilisé pour la cycloaddition du dioxyde de carbone avec des époxydes, afin d'accéder aux monomères de polycarbonates pour la préparation de polyuréthane non isocyanate.Ensuite, nous avons étudié la préparation de bis-carbonate de mannitol à partir de mannitol, en utilisant le carbonate de diméthyle comme réactif et comme solvant. Le carbonate de glycérol a été utilisé comme co-solvant en raison de ses propriétés de solubilisation intéressantes. La possibilité de synthèse des monomères diamines entièrement renouvelables a également été étudiée en utilisant des derives des sucres comme la furfurylamine et le 5-méthylfurfural. Nous avons également etudier l’aminolyse du bis-carbonate du mannitol avec la furfurylamine à la température ambiante. De plus, nous avons comparé la stabilité de ce carbonate avec les monomères carbonates commerciaux en utilisant une analyse gravimétrique thermique.Enfin, nous avons préparé le diester de 4,4'-oxydipentanoate de diéthyle à partir de lévulinate d'éthyle par éthérification réductrice sans solvant, catalysée par du triflate de cuivre, en utilisant du tétraméthydisiloxane comme agent réducteur. En outre, nous avons prouvé que ce nouveau monomère était utilisable dans la préparation des polyesters et des polyamides, dans des conditions de polycondensation classiques, en utilisant le propane diol et l’hexaméthylène diamine comme monomères modèles / In this thesis, we describe new methods for the preparation of polymers and chemicals from renewable resources: First we have defined new method for the preparation of sulfonamides, using nitro aromatics and sodium sulfinate salts, in aqueous sodium bisulfite solution as a non toxic reducing agent. The product was separated by simple filtration and the reaction show full chemoslectivity, only electron poor nitro substrates are reactive. However, in contrast with the literature, aromatic and aliphatic sodium sulfinate salts were found reactive under our conditions. In addition, we have used this method to prepare, in a green way, the active zinc catalyst reported by Karamé et al. for the cycloaddition of carbon dioxide with epoxydes, in order to access to polycarbonates monomers for non-isocyanate polyurethane preparation.Then, we have investigated the preparation of high purity mannitol bis-carbonate from mannitol using dimethyl carbonate as a reagent and as a solvent. Glycerol carbonate was used as co-solvent due to its interesting solubilization properties. The possibility of the synthesis of fully renewable diamine monomers was also investigated using furfurylamine and 5-methylfurfural derivated from sugars. We have also uncovered its high reactivity toward uncatalyzed aminolysis with furfurylamine at room temperature. Furthermore, we have compared the stability of this carbonate with existing commercial monomers using thermal gravimetric analysis.Finally, we prepared the diethyl 4,4'-oxydipentanoate diester from renewable ethyl levulinate was prepared by solventless reductive etherification, catalyzed by copper triflate, using tetramethydisiloxane as safe and low-cost reducing agent. Besides, we have proved the usability of this new monomer in the preparation of sustainable polyesters and polyamides, under classical polycondensation conditions, using propane diol and hexamethylene diamine as model monomers

Les tétrahydropyranes et les pipéridines sont des motifs que l'on retrouve dans de nombreuses molécules naturelles bioactives. L'intérêt pour ces familles de composés ne cesse de croître. En effet le noyau pipéridine est le troisième motif cyclique le plus retrouvé dans les molécules thérapeutiques après les noyaux phényle et pyridine alors que le tétrahydropyrane prend lui la 6ème place. Il apparaît donc opportun de développer des voies d'accès simples et efficaces afin d'obtenir de façon stéréosélective (diastéréo et/ou énantiosélective) ces motifs structuraux. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent le développement de deux nouvelles méthodologies de la cyclisation d'aza-Prins. La cyclisation d'aza-Prins permet par la réaction entre une amine homoallylique et un aldéhyde en présence d'un acide (Lewis ou Brønsted) la formation de pipéridine. La première a été développée pour pallier à l'absence dans la littérature de méthodologie applicable à tous types d'amines homoallyliques. Cette nouvelle méthodologie repose sur la promotion de la réaction par un effet synergétique entre un acide de Lewis (TiCl4 1 éq.) et un acide de Brønsted (p-TSA 0.1 éq.). Cette méthodologie a permis l'obtention de pipéridine avec de bons rendements et une excellente diastéréosélectivité a été obtenue selon la nature de l'amine homoallylique utilisé. La deuxième méthodologie qui a été développée permet l'aminolyse de pipéridine-lactone. Ces pipéridine-lactones, obtenues par une réaction d'aza-Prins, sont ainsi aminolysées par un acide aminé en présence d'un promoteur puissant LiNTf2. Ces deux méthodologies combinées nous ont permis d'obtenir divers motifs pipéridines. Un certain nombre de ces pipéridines synthétisées seront testées afin de mettre en évidence une éventuelle activité biologique. / Tetrahydropyrans and piperidines are cyclic motifs found in numerous bioactive natural products. Interest in these families of compounds is continuously growing. Indeed, piperidine is the 3rd most common cyclic motif found in therapeutic molecules after phenyl and pyridine structures, while the tetrahydropyran takes the 6th place. Thus the development of simple and effective methodologies to obtain these structures stereoselectively (diastereo and/or enantioselectively) is of great interest. The research presented in this manuscript concerns the development of two new methodologies for aza-Prins cyclization. These reactions involve condensation of homoallylic amines with aldehydes in the presence of a Lewis or Brønsted acid to give piperidine compounds. The first method was promoted by a synergistic combination of a Lewis acid and a Brønsted acid and employs N-alkyl, N-aryl, and unprotected homoallylamines to efficiently form piperidines with good yields and excellent diastereoselectivity, which was controlled by the nature homoallylamine. The second method allows piperidine-lactone aminolysis in presence of aminoacids with the help of a powerful promoter LiNTf2. These two combined methodologies allowed us to obtain a library of piperidine structures, some of which will be tested in order to assess their possible biological activity.

Des nouvelles voies de synthèse sont proposées pour la préparation des hydroxyuréthanes et polyhydroxyuréthanes glycériliques, sans isocyanate, à partir de composés biosourcés fournisseurs de groupements cyclocarbonates hautement réactifs vis-à-vis des amines, diamines, polyamines. Les fournisseurs de groupement cyclocarbonate sont le carbonate de glycérol et le nouveau synthoon bifonctionnel l’acrylate de carbonate de glycérol. Des hydroxyuréthanes ou polyhydroxyuréthanes glycéryliques polyoxygénés et polyazotés ont été ainsi élaborés via ces nouveaux intermédiaires cyclocarbonates glycériliques en substitution des carbonates cycliques d’origine fossile comme les carbonates d’alkylènes. La stratégie d’élaboration des polyhydroxyuréthanes glycériliques à haut poids moléculaire s’appuie sur la réactivité séquencée de l’acrylate de carbonate de glycérol : réaction d’Aza-Michaël sur le groupement éthylénique de l’acrylate et réaction d’aminolyse par ouverture de cycles carbonates à 5- chaînons. Selon la nature des polyamines, on prépare des polymères de poids moléculaire supérieur à 40000 g/mol, d’aspects gel, mousse ou résine selon que les pontages linéaires ou interchaînes prédominent. Des réseaux chimiques intramoléculaires sont constitués par l’établissement des liaisons hydrogène entre les sites O-H ou N-H et l’oxygène du groupement carbamoyle du squelette glycérilique avec comme conséquence la réduction de la susceptibilité du groupe carbamoyle à l’hydrolyse et l’amélioration des propriétés de résistance chimique et mécanique des polyhydroxyuréthanes glycériliques. / New synthesis routes have been developed for the preparation of glycerilic hydroxyurethanes and polyhydroxyurethanes without the use of isocyanates. They were prepared from biosourced cyclocarbonates, highly reactive towards amines, diamines and polyamines. The providers of cyclocarbonate function are glycerol carbonate and glycerol acrylate carbonate which is a bifunctional reactive. Glycerilic hydroxyurethanes and polyhydroxyurethanes with high oxygenated and nitrogenated potential were then designed via these new glycerilic cyclocarbonates’ intermediates, substitutes of fossil cyclic carbonates such as ethylene or propylene carbonates. The strategy development of high molecular weights glycerilic polyhydroxyurethanes is based on the sequenced reactivity of the glycerol acrylate carbonate: Aza-Michaël reaction on the ethylenic function of the acrylate and aminolysis reaction of the 5-membered cyclic carbonate function. According to the nature of the amine, polyhydroxyurethanes up to 40,000 g/mol were obtained. They can be obtained as foams, gels, resins, depending on the predominance of linear or cross-linked bridges. Intramolecular chemical networks were elaborated by hydrogen bonding between O-H or N-H sites with the oxygen atom of the carbamoyl function of the glycerilic skeleton. That is the reason why carbamoyle functions are less susceptible to hydrolysis and why the chemical and mechanical resistance properties of the glycerilic polyhydroxyurethanes are increased.