Le motif biaryl contenant la pyridine représente une structure omniprésente dans la chimie organique et médicinale. Ainsi, le développement de méthodes fiables de synthèse est continuellement désiré. Traditionnellement, les cycles azotés biarylés sont efficacement synthétisés par des réactions de couplage croisé catalytique. Cependant, la pyridine peut être difficilement fonctionnalisée en position C-2 compte tenu de sa déficience en électrons. Cette propriété limite son utilisation en tant que partenaire nucléophile dans les réactions de couplage croisé. Par exemple, dans le couplage de Suzuki-Miyaura, l’acide 2-pyridyle boronique est connu pour son instabilité. À l’inverse, les organométalliques du 2-pyridyle sont peu réactifs pour faire des réactions de substitution aromatique électrophile. La synthèse des pyridines 2-substituées est par conséquent un défi qui reste difficile à relever. La première partie de ce mémoire est consacrée au développement récent des méthodes pour résoudre les problèmes de couplage avec des nucléophiles 2-pyridyles. En particulier, les approches classiques comme le couplage modifié de Suzuki-Miyaura, l’activation de liaison C-H des composés pyridinium N-activés, et l’arylation directe du cycle pyridine sont présentées. De plus, les approches alternatives qui utilisent la partie pyridine comme partenaire électrophile dans la réaction couplage avec les réactifs organométalliques sont également discutées. Dans la deuxième partie de ce mémoire, une méthode de couplage croisée entre des esters de sulfonate de 2-pyridyles et des organolithiens est rapportée. Une variété de pyridines 2-substituées a été synthétisées avec succès en faisant réagir des sulfonates de pyridine avec des organolithiens (aryl, alkane, heteroaryle lithium) à basse température. La méthode permet également de s’affranchir de l’utilisation d’un quelconque métal de transition. Des études mécanistiques montrent que le processus impliquant les composés lithiés s’apparente à une réaction de substitution nucléophile aromatique. Cependant, le mécanisme diffère lorsque la réaction met en jeu des réactifs de Grignard, où un processus de couplage entre deux ligands d’un intermédiaire σ-sulfurane peut être impliqué. / Biaryl compounds containing the pyridine moiety represent a ubiquitous structure in both organic and medicinal chemistry. Therefore, finding new and reliable approaches for their synthesis is still of interest. Traditionally, azine containing biaryls are efficiently synthesized via transition-metal catalyzed cross-coupling reactions. However, due to its π-deficient nature, pyridine cannot be easily functionalized at the C-2 position to serve as nucleophile partner. For examples, in the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction, 2-pyridyl boronates are well known for their instability. 2-Pyridyl organometallics undergo electrophilic aromatic substitution poorly. Thus, the synthesis of 2-substituted pyridines remains a challenging task. The first part of the thesis focuses on the recent methods to address the coupling issues of 2-pyridyl nucleophiles in cross-coupling reactions. Of note, the classical methods including Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions, C-H activation of N-activated pyridinium species, and direct coupling reaction of pyridine are presented. Alternative approaches using the pyridine moiety as an electrophilic entity in the coupling with organometallic reagents are also discussed. In the second part of the thesis, a transition metal-free desulfinative cross-coupling reaction of 2-pyridyl sulfonates with organolithium reagents is reported. A variety of 2-substituted pyridines were successfully synthesized in good yields, by treatment of neopentyl 2-pyridyl sulfonates and phenyl 2-pyridyl sulfonate with aryl, alkyl, and heteroaryl-lithium reagents at low temperature. Mechanistic studies showed that the coupling reaction with lithium reagents undergoes an SNAr pathway. However, a ligand coupling process of a σ-sulfurane intermediate may be involved in the reaction with Grignard reagents to form the biaryl.

Les effets du dérèglement de l’expression des protéines kinases DYRK (Dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase) et plus particulièrement de DYRK1A sont étudiées dans le cas des maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer, syndrome de Down) et celui de certains cancers. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans la continuité des acquis du laboratoire et des résultats des évaluations de l’activité inhibitrice obtenus sur les thiazolo[5,4-f]quinazolines et les thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones. L’objectif principal est la modulation du groupement en position C2 des thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones en faisant varier la taille et la nature des substituants afin de former des inhibiteurs potentiels sélectifs de DYRK1A. Le premier chapitre de ce manuscrit concerne l’addition de nucléophiles originaux tels que des acides aminés sur la fonction nitrile en position C2 de la 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one. Le second chapitre décrit l’optimisation de la synthèse des thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones ainsi que l’arylation directe ces motifs. La réaction de débenzylation des dérivés C2-arylés et la fonctionnalisation par C–H alcénylation de la 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one sont aussi décrites dans cette partie. Le troisième chapitre concerne l’évaluation de l’activité biologique de la plupart des composés synthétisés au cours de ces travaux, révélant le FC162 en tant qu’inhibiteur de DYRK1A. Ces résultats ont conduit à la modulation en position C2 de motifs plus simples : les benzo[d]thiazoles, permettant d’étudier la régiosélectivité du 6-aminobenzo[d]thiazole-2,7-dicarbonitrile et l’arylation directe de ces dérivés bicycliques. / The effects of expression modulation of protein kinases DYRK (Dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase) and especially of DYRK1A are characterized in a variety of diseases including neurodegenerative diseases (Alzheimer’s disease or Down syndrome) and cancers. This thesis deals with our laboratory knowledge and previous results obtained with thiazolo[5,4-f]quinazolines and thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones and their activity. The main part of this thesis is focused on the C2-modulation of thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones to synthesize potent DYRK1A inhibitors. The first chapter of this manuscript describes the addition of nucleophiles such as amino acids at the C2-function of 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones. The second chapter is focused on the optimization of the thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones synthesis and their C–H arylation. Deprotection of C2-arylated products and C–H alkenylation approach of 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one are also described. The third chapter deals with the inhibitory activity evaluation of most of the compounds prepared along this work shown FC162 as DYRK1A inhibitor. These results led to C2 modulation of simpler structures such as benzo[d]thiazoles by studying the C–H arylation of these bicyclic derivatives.

Les benzofuroindolines forment une famille de composés qui se retrouvent sous deux formes : les benzofuro[2,3-b]indolines ou les benzofuro[3,2-b]indolines. Ce motif se retrouve dans de nombreuses molécules naturelles comme la bipleiophylline, la voacalgine A, le diazonamide A et la phalarine ce qui a mené à de nombreuses recherches pour leur synthèse. La biogénèse postulée est le couplage oxydant d'un indole et d'un phénol. Nous avons développé plusieurs voies d'accès à ces motifs en utilisant le noyau indolique. La première étude a consisté en un couplage oxydant direct entre un N-acétylindole et un phénol en présence de FeCl₃ et de DDQ. La méthodologie a montré sa généralité sur des dérivés d'indoles N-acétylés pour former en une seule étape des benzofuro[3,2-b]indolines. Dans certains cas, la benzofuro[2,3-b]indoline est obtenue si les groupements fonctionnels en position 2 et 3 sur l'indole sont identiques. Dans un but de synthétiser la phalarine, unique molécule naturelle contenant un motif benzofuro[3,2-b]indoline, nous avons réalisé une étape de C2-arylation d'un indole par un phénol à l'aide d'un couplage pallado-catalysé. La cyclisation à l'aide de NIS permet d'obtenir la benzofuro[3,2-b]indoline. L'ajout du carbone manquant de l'un des cycles est en cours d'étude par ajout d'un nucléophile monocarboné possédant un groupement partant. Par ailleurs, une dernière voie d'accès aux benzofuro[3,2-b]indolines a pu été mise au point par une réaction de Fischer interrompue. La réaction entre des benzofuran-3-ones et des arylhydrazines dans des conditions acides conduit aux benzofuroindolines souhaitées sous forme d'hémiacétals. La méthode a montré sa généralité et sa robustesse. Finalement, réaliser l'Umpolung de l'indole est un défi intéressant pour additionner des nucléophiles en position 3 de l'indole. Pour cela, des N-hydroxyindoles ont été synthétisés et l'utilisation de sels de biaryliodonium triflate a permis de réaliser une O-arylation. Le produit formé étant instable, il subit un réarrangement sigmatropique [3,3] pour conduire aux benzofuro[2,3-b]indolines désirées. / Benzofuroindolines are a family of compounds which can be found in two regioisomeric forms: benzofuro[2,3-b]indolines or benzofuro[3,2-b]indolines. This core is present in several natural products such as bipleiophylline, voacalgine A, diazonamide A or phalarine which have been the subject of intensive efforts towards their syntheses. The postulated biogenesis is the oxidative coupling of an indole and a phenol. We developed four pathways to access these structures using the indole nucleus.The first part consisted in a direct oxidative coupling between a N-acetylindole and a phenol in presence of FeCl₃ and DDQ. This strategy showed its generality on N-acetylindoles derivatives to form in only one step the benzofuro[3,2-b]indoline core. In some cases, the benzofuro[2,3-b]indoline is obtained if the substitution in the C-2 and C-3 position is the same. In order to synthesize the phalarine, the unique natural product to possess a benzofuro[3,2-b]indoline core, we designed a C-2 arylation of an indole with a phenol using a palladium-catalyzed coupling. The cyclization steps using NIS led to the benzofuro[3,2-b]indoline core. The insertion of the missing carbon of one of the rings is under study by adding a nucleophile which contains only one carbon and a leaving group. The last strategy to access to benzofuro[3,2-b]indolines has been focused on an interrupted Fischer indolization. The reaction between benzofuran-3-ones and arylhydrazines in acidic conditions led to the desired benzofuro[3,2-b]indolines. This methodology is general and robust. Another part of the project was to achieve the Umpolung of the indole to add nucleophiles in C-3 position of the indole nucleus. N-hydroxyindoles were synthesized and the use of biaryliodonium triflate salts allowed an O-arylation reaction. The product being unstable, a [3,3] sigmatropic rearrangement can take place to afford the desired benzofuro[2,3-b]indolines.

Transition metal catalysis has emerged as one of the most versatile methods for the selective formation of carbon–carbon and carbon–heteroatom bonds. In particular, oxidative carbon–carbon bond forming reactions have been widely studied due to their atom economic feature. This thesis has been focused on the development of new palladium(II)-catalyzed carbocyclization reactions under oxidative conditions. The first part of the thesis describes the palladium(II)-catalyzed oxidative carbocyclization-borylation and -arylation of enallenes. In these reactions, the (σ-alkyl)palladium(II) intermediate, which was shown previously to undergo β-hydride elimination, could be trapped in situ by organoboron reagents (B2pin2 and arylboronic acids) to form new carbon–boron and carbon–carbon bonds. Through these two protocols, a range of borylated and arylated carbocycles were obtained as single diastereomers in high yields. The second part deals with a palladium(II)-catalyzed oxidative diarylative carbocyclization of enynes. The reaction was proposed to start with a syn-arylpalladation of an alkyne, followed by insertion of the coordinated alkene. Subsequent arylation afforded a series of valuable diarylated tetrahydrofuran and tetrahydropyran products. The final part of the thesis advances the previously developed palladium(II)-catalyzed oxidative carbocyclization-borylation of enallenes in an enantioselective manner. C2-symmetric chiral phosphoric acids were used as the novel co-catalyst to trigger the enantioselective formation of intramolecular carbon–carbon bonds. By using this chiral anion strategy, a number of enallenes were converted to the borylated carbocycles with high to excellent enantioselectivity. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 4: Manuscript.</p>

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Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au réarrangement des Acétals de cétène silylés des (hétéro)arylacétates de méthylthiométhyle (phényle) 2. Ce réarrangement, découvert au laboratoire, permet l'ortho-fonctionnalisation sélective des acides (hétéro)arylacétiques (Schéma 1). Nous avons synthétisé sept esters 1a-g et nous avons observé la formation des acétals de cétène silylés par RMN sauf dans le cas du dérivé du thiophène di substitué 1d. La transposition des acétals de cétène silylés 2a-c,e-g a lieu au reflux du THF. Les dérivés de l'indole semblent se dégrader rapidement. Dans le but d'étendre le champ d'application de ce réarrangement, nous avons tenté de synthétiser le phénylacétate de méthylphosphinodiphényle 4 (Schéma 2). Cependant, les problèmes rencontrés au cours de la synthèse et de la purification ne nous ont pas permis de tester le réarrangement. Ce projet a été abandonné. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons étudié l'activation de dérivés carbonylés par les acides de Lewis de type R3SiNTf2. Ces acides de Lewis ont été synthétisés in situ. Ils ont tout d'abord été utilisés pour l'étude par RMN de la complexation du trans-crotonate de méthyle. L'étude a ensuite été étendue à d'autres dérivés carbonylés α,β-insaturés et à d'autres esters méthyliques. Il a été mis en évidence que les complexes sont de stœchiométrie 1:1, que le silicium est tétravalent et le groupe NTf2 anionique. L'équilibre de la complexation est plus ou moins déplacé vers les espèces complexées en fonction du substrat et de l'acide de Lewis. Une étude comparative a montré que ce sont des acides de Lewis puissants. Cette acidité a été mise à profit dans la réaction de β-arylation des dérivés acryliques de l'oxazolidin-2-one (Schéma 3). Cette réaction permet la carboxyéthylation de composés aromatiques non activés 5 via un N,O-acétal de cétène silylé 8.Une grande variété d'(hétéro)cycles aromatiques peut être utilisée et le rendement est fonction de la nucléophilie de ceux-ci ainsi que de la présence ou non d'un substituant sur la double liaison des dérivés d'oxazolidinone. Les N, O-acétals de cétène silylés 8a ont finalement été utilisés in situ dans une réaction de Mukaiyama-aldol avec le benzaldéhyde permettant ainsi une séquence tandem β-arylation / aldolisation de Mukaiyama.

Palladium-catalysed coupling reactions have been embraced by synthetic chemists as one of the preferred means for smooth formation of new carbon-carbon bonds: a truly ubiquitous methodology of synthesizing complex molecules. This thesis describes the study of a series of palladium(0)-catalysed C2-arylations of a 1-cyclopentenyl ether, equipped with a chiral (S)-N-methyl-pyrrolidine auxiliary. The investigated olefin was demonstrated to undergo Si-face insertion, providing (R)-configuration of the arylated C2-carbon. In addition, the mild and novel palladium(II)-catalysed dominoHeck/Suzuki β,α-diarylation-reduction of a dimethylaminoethyl-substituted chelating vinyl ether was developed using arylboronic acids as arylating agents in combination with 1,4-benzoquinone (BQ). Further, highly regioselective palladium(II)-catalysed α-and β-monoarylation of the chelating vinyl ether was achieved using either a bidentate ligand or by employing ligand-less conditions. These studies demonstrate that the choice of ligands has a profound effect on the reaction outcome, as productive β,α-diarylation could only be obtained by suppressing the competing β-hydride elimination using BQ as the stabilising ligand and terminal reoxidant. The pivotal role of BQ in the reaction was studied using computer-aided density functional theory calculations. The calculations highlight the crucial role of BQ as a Pd(II)-ligand. In addition of serving as an oxidant of palladium, the calculations support the view that the coordination of BQ to the Pd(II)-centre in the key σ-alkyl complex leads to a low-energy pathway, aided by a strong η2 Pd-BQ donation-back-donation interaction. Furthermore, an investigation of the scope and limitations of novel stereoselective and BQ-mediated palladium(II)-catalysed domino Heck/Suzuki β,α-diarylation reactions, involving metal coordinating cyclic methylamino vinyl ethers and a number of electronically diverse arylboronic acids, conducted. In addition, a set of 4-quinolone-3-carboxylic acids, structurally related to elvitegravir and bearing different substituents on the condensed benzene ring, was designed and synthesized as potential HIV-1 integrase inhibitors. Finally, in an effort to identify a new class of HIV-1 protease inhibitors, four different stereopure β-hydroxy γ-lactam-containing inhibitors were synthesized, biologically evaluated, and co-crystallized with the enzyme. / The time 12:05 for the public defense mentioned in the thesis is incorrect. It will take place at 09:15, 2012-06-08.

Nous avions pour objectif de mettre au point une voie permettant la synthèse de diaryléthers par catalyse au cuivre en utilisant des ligands immobilisés sur des matériaux silylés organiques-inorganiques élaborés par voie sol-gel. L'intérêt de ces systèmes hétérogènes réside dans le fait qu'ils sont recyclables et réutilisables, moins polluants et moins toxiques grâce à leur grande capacité de piégeage du catalyseur métallique. Ce point est particulièrement important pour une utilisation des diaryléthers obtenus en industrie pharmaceutique. Nous sommes parvenus à synthétiser par voie sol-gel des matériaux incorporant des ligands de type bipyridine ou β-dicarbonyle. Ces matériaux ont été ensuite appliqués en arylation des phénols par des iodures et bromures d'aryles catalysée au cuivre. Les nouveaux catalyseurs hétérogènes ont permis d'obtenir de bonnes performances en arylation de nucléophiles oxygénés et aussi en termes de récupération et de réutilisation. Par ailleurs, les produits diaryléthers obtenus ne sont pas pollués par des traces de cuivre. La méthode que nous avons mise au point s'avère donc particulièrement compétitive en termes de coût, de pollution et de toxicité résiduelle. Elle constitue à notre connaissance le premier exemple de ligand supporté sur silice par voie sol-gel appliqué en arylation de phénols catalysée au cuivre.

Orientador: Eduardo René Pérez Gonzáles / Banca: Alvicler Magalhães / Banca: Wanda Pereira Almeida / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Amino ésteres lactâmicos derivados do PABA e que podem ser potencialmente bioativos, por exemplo, como anestésicos locais, foram sintetizados com bons rendimentos por uma reação seletiva de SnAr de ácidos benzóicos com n-(3-aminopropil)-lactamas seguida por esterificação com aminoálcoois terciários. Produtos da N-arilação do N, N-dimetilformamida foram também obtidos através da esterificação direta do ácido 4-cloro-3-nitrobenzóico / Abstract: Lactamic amino esters PABA-related, and can potentially bioactive, for exemple, as local anesthetics were synthesized in good yields by a selective 'S IND. n'Ar reactions of benzoic acids with N-(3-aminopropyl)lactams followed by esteterification with tertiary aminoalcohols. Products of the N-arylation with N,N-dimethylformamide are also obtained through of direct esterification of 4-chloro3-nitrobenzoic acid / Mestre

Abstract Carbon nanotubes are a promising material for various applications due to their unique collection of properties. However, carbon nanotube material as such is inert and insoluble, which hampers the true realization of its potential. In order to enhance the applicability of carbon nanotubes, their surface must be modified. This work concerned the chemical modification of single-walled carbon nanotubes (SWNT) by the Birch reduction, which is based on the reduction of the SWNT surface with the valence electron of alkali metal solvated in liquid ammonia. The reduction generates a SWNT anion, which reacts with electrophiles resulting in the covalent attachment of functional groups to the tube surface. In this work, aryl halides or alcohols were used as electrophiles to yield arylated or hydrogenated SWNTs, respectively. At first, the goal was to modify SWNTs as a filler material for polystyrene. The use of five halogenated ethenylphenyl derivatives as electrophiles revealed that the structure of electrophile affected the success of functionalization and the solubility of SWNTs in polystyrene-toluene solution. The most successful functionalization and solubilization of SWNTs were achieved with 1-chloro-4-ethenylbenzene. In the second part, liquid ammonia was replaced with a new solvent, 1-methoxy-2-(2-methoxyethoxy)ethane (diglyme) in order to avoid the restrictions, hazards and inconvenience of its handling. The work concentrated on the study of alkali metal reduction of SWNTs in diglyme by the use of arylation with 4-iodobenzoic acid or 4-chlorobenzoic acid and hydrogenation as model reactions. Li, Na or K was used as an alkali metal while naphthalene or 1-tert-butyl-4-(4-tert-butylphenyl)benzene was used in order to enhance the solvation of electrons. As a result, functionalization was simplified and enhanced. Electrophile affected the functionalization in such a way that arylation was significantly more successful than hydrogenation. The effect of alkali metal and electron carrier varied with electrophile. The most successful hydrogenation was achieved with the complex of Li and 1-tert-butyl-4-(4-tert-butylphenyl)benzene while arylation was the most successful with the complex of K and naphthalene. The solubility of SWNTs in water, ethanol, methanol and dimethylformamide was clearly improved by arylation whereas hydrogenation led to moderate improvement. / Tiivistelmä Hiilinanoputket ovat ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi lupaava materiaali moniin sovelluksiin, mutta liukenemattomuus ja epäreaktiivisuus haittaavat niiden tehokasta hyödyntämistä. Käytettävyyttä voidaan parantaa kemiallisella modifioinnilla. Tässä työssä yksiseinäisiä hiilinanoputkia modifioitiin Birch-pelkistyksellä, joka perustuu putken pinnan pelkistykseen nestemäiseen ammoniakkiin solvatoituneella alkalimetallin valenssielektronilla. Pelkistyksessä hiilinanoputkesta muodostuu anioni, joka reagoi elektrofiilin kanssa johtaen funktionaalisten ryhmien kovalenttiseen sitoutumiseen putken pintaan. Tässä työssä hiilinanoputkia aryloitiin käyttämällä aryylihalideja elektrofiilinä tai vedytettiin käyttämällä alkoholia. Aluksi tavoitteena oli hiilinanoputkien modifiointi sellaiseen muotoon, että niitä voitaisiin käyttää polystyreenin täyteaineena. Viittä aryylihalidia käyttämällä havaittiin, että elektrofiilin rakenne vaikutti funktionalisoinnin määrään ja putkien liukoisuuteen polystyreeni-tolueeni-liuokseen. 1-Kloori-4-etenyylibentseenillä saavutettiin onnistunein arylointi ja paras liukoisuus. Työn toisessa osassa luovuttiin ammoniakin käytöstä siihen liittyvien rajoitteiden ja haittojen vuoksi. Keskityttiin hiilinanoputkien alkalimetallipelkistyksen tutkimiseen uudessa liuottimessa, 1-metoksi-2-(2-metoksietoksi)etaanissa (diglyymi). Mallireaktioina käytettiin arylointia 4-jodibentsoehapolla tai 4-klooribentsoehapolla ja vedytystä alkoholilla. Ammoniakin korvaaminen diglyymillä yksinkertaisti ja tehosti funktionalisointia. Reaktiot suoritettiin eri alkalimetalleilla (Li, Na tai K). Naftaleenia tai 1-tert-butyyli-4-(4-tert-butyylifenyyli)bentseeniä käytettiin elektronien solvatoinnin parantamiseksi. Elektrofiilin rakenne vaikutti funktionalisointiin siten, että aryylihalidi johti huomattavasti onnistuneempaan funktionalisointiin kuin alkoholi. Alkalimetallin ja elektroninkantajamolekyylin vaikutus vaihteli elektrofiilin mukaan. Litiumin käyttö 1-tert-butyyli-4-(4-tert-butyylifenyyli)bentseenin kanssa johti onnistuneimpaan vedytykseen. Kaliumin käyttö naftaleenin kanssa johti onnistuneimpaan arylointiin. Hiilinanoputkien liukoisuus vaihteli elektrofiilin mukaan. Arylointi paransi selkeästi hiilinanoputkien liukoisuutta veteen, etanoliin, metanoliin ja dimetyyliformamidiin. Vedytyksen vaikutus liukoisuuteen oli vähäisempi.