Ce travail aborde l'étude d'oxo radicaux anions générés par des complexes de titane à basse valence ainsi que le contrôle stéréochimique lors de la formation de liaisons carbone carbone. La première partie de ce travail traite de la synthèse de complexes chiraux du titane à partir de ligands de type salénol. Ces complexes sont ensuite mis en application dans la réaction de pinacolisation d'aldéhydes aromatiques et dans le couplage réducteurs d'imines. La réaction de l'aldéhyde avec le complexe de titane forme un radical α-oxo anion qui se dimérise et conduit à un diol. Deux atomes de carbone asymétriques sont créés. Le contrôle de la stéréochimie de la réaction constitue une partie importante du travail. Différents paramètres de la réaction sont étudiés afin d'augmenter la réactivité, la diastéréosélectivité et l'énantiosélectivité. La réactivité et la diastéréosélectivité sont parfaitement maîtrisées (> 95 % dans chaque cas). La réaction a été optimisée sur un substrat modèle, le benzaldéhyde et une énantiosélectivité égale à 84 % a pu être obtenue. Le système a ensuite été étendu au couplage réducteur d'imines pour former des diamines chirales. La seconde partie du travail consiste en l'ouverture réductrice d'époxyde par des complexes du titane. Ceci permet de créer des β-oxo radicaux anions qui sont capturés par des oléfines par réactions inter- ou intramoléculaire. Deux atomes de carbone asymétriques sont là aussi créés et le but final est de contrôler la stéréochimie de la réaction. Des hydroxy-esters sont formés après le couplage et une cyclisation intramoléculaire permet dans certains cas de synthétiser des -lactones. Dans un premier temps, il a fallu synthétiser les époxy-alcènes en plusieurs étapes. Le couplage n'a pour le moment été réalisé qu'à partir d'un complexe achiral. Abstract This work approaches the study of oxo radicals anions generated by low valent titanium complexes and their application in the asymmetric carbon carbon bond formation. The first part of this work deals with the synthesis of some chiral titanium complexes from salenol type ligands. These complexes are then tested in the pinacolisation of aromatic aldehydes and in the reducing coupling of imines. The reaction of the aldehyde with the titanium complex forms an α-oxo radical anion which dimerize and leads to a diol. Two asymmetric atoms of carbon are then created. The control of the stereochemistry of the reaction is the main part of this work. Various parameters of the reaction are studied to increase the reactivity, the diastereoselectivity and the enantioselectivity. The reactivity and the diastereoselectivity are perfectly mastered (> 95 % in every case). The reaction was optimized on a model substrate, benzaldéhyde, and enantioselectivities up to 84 % were achieved. The system was then extended to the reducing coupling of imines to form chiral diamines. The second part of the work is centered on the reducing opening of epoxide by low valent titanium complexes. This allows to create β-oxo radical anions which are captured by olefines by inter-or intramolecular reactions. Two asymmetric centers are also created and the final goal was to control the stereochemistry of the reaction. Hydroxy-esters are formed after the coupling and an intramolecular cyclization allows in certain cases to synthesize -lactones. It was first necessary to synthesize the starting epoxy-alkenes. At the present stage of the study, the coupling on the model epoxy-alkene was only tested with an achiral complex.

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.

Ce travail de thèse porte dans un premier temps sur la synthèse de nouveaux sels d'azolinium chiraux précurseurs de carbènes N-hétérocycliques. Deux nouvelles familles de sels ont été préparées à partir de la L-proline. Nous avons pu caractériser les NHC issus de ces sels, par la formation des dimères, des thiones et des complexes de rhodium correspondants. Dans un second temps, ces nouveaux sels d'azolinium ont été évalués dans la réaction d'addition conjuguée de réactifs de Grignard sur des cétones α,β insaturées. Les résultats ont montré de très bonnes activités catalytiques, et de très bonnes régiosélectivités. Les énantiosélectivités obtenues sont encourageantes. Ensuite, ces catalyseurs ont été engagés dans la réaction de substitution allylique. Une bonne activité catalytique a aussi été observée malgré des régiosélectivités et des énantiosélectivités modérées. Enfin, ces sels ont été employés comme précurseurs de NHC pour la réduction asymétrique de cétones aromatiques par transfert d'hydrogène. Les complexes formés se sont montrés actifs mais non énantiosélectifs.

Le motif spiroacétal est une structure présente dans le squelette de nombreuses molécules naturelles possédant des activités biologiques variées et pour laquelle il existe de nombreuses voies de synthèse. En revanche, son analogue azoté, le motif spiroaminal a été beaucoup moins étudié. Le premier de nos objectifs a consisté à développer une voie de synthèse énantiosélective, la plus générale possible, de ce motif. La stratégie retenue repose sur une étape clé de spirocyclisation acido-catalysée d'aminohydroxycétones issues de l'alkylation séquentielle de l'acétone N,N-diméthylhydrazone par divers synthons iodés. Si les spiroaminals attendus n'ont pas pu être obtenus, ces cétones polyfonctionnalisées ont permis d'accéder efficacement à des spiroacétals originaux : les 1,6-dioxaspiro [4.6] undécanes et les 1,7-dioxaspiro [5.6] dodécanes. Dans une deuxième partie de notre travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse totale de la broussonétine H, spiroacétal naturel possédant une très forte activité inhibitrice vis-à-vis de β-glycosidases. Son élaboration a été envisagée par couplage entre deux fragments clé : le 2-éthynyl-1,7-dioxaspiro [5.5] undécane et un iminocyclitol porteur d'un époxyde. La synthèse de ces deux composés a été réalisée en peu d'étapes et avec d'excellents rendements. Leur couplage a permis l'obtention d'un précurseur directe de la broussonétine H. L'étape finale de déprotection reste à optimiser afin de permettre l'isolement du produit naturel.

Depuis une dizaine d'années, les carbènes N-hétérocycliques(CNHs) ont prouvé leur efficacité en organocatalyse et comme ligands en catalyse organométallique. Dans ce contexte nous avons souhaité développer deux nouvelles familles decarbènes N hétérocycliques originaux :* La première famille de CNHs étudiée comporte une chiralité planaire apportée par un motif ferrocénique énantiomériquement pur lié directementsur l'hétérocycle imidazolium ou triazolium. Diverses stratégies ont été envisagées et étudiées afin de préparer des précurseurs de CNH à chiralité planaire.Ces travaux ont notamment permis l'obtention d'un selde triazolium énantiopur, dont la structure a étéconfirmée par diffraction des rayons X. Une étude préliminaire a également été amorcée pour la préparation d'un sel d'imidazolium à chiralité planaire.* La deuxième famille de CNHs considérée durant ce travail de thèse est basée sur l'utilisation de structures spirocycliques originales obtenues par une réaction de cyclopropanation de cyanoesters en présence d'un complexe de titane. Ce travail a été consacré à valider l'utilisation de spirooxazolidinones et de spirolactames comme briques élémentaires pour la synthèse de sels de triazolium originaux, ainsi qu'à étudier le dédoublement d'oxazolidinones et delactames racémiques.

Le mémoire concerne l'utilisation de complexes butadiène fer-tricarbonyle fonctionnels ainsi que des diènes correspondants pour une approche originale à des molécules de type leucotriène. Le rôle biologique extrêmement important de cette nouvelle famille de composés a été largement démontré dans la littérature récente. Outre les synthèses de leucotriènes, dont certains ont fait l'objet de tests biologiques, ce travail a nécessité : - une étude systématique de la réactivité de nucléophiles variés vis à vis de groupes formyles en α du complexe butadiène-fer tricarbonyle : diastéréosélectivité des réactions, compatibilité des réactifs avec le motif complexe, protection de fonctions alcools notamment. - La mise au point de méthodes de décomplexation efficaces et chimiosélectives . - Une étude préliminaire de la réactivité de cations pentadiényles complexés au motif fer-tricarbonyle : elle permet en particulier une synthèse hautement stéréosélective d'alcools ou d'éthers diéniques E, Z fonctionnalisés.

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.

Les amphidinols sont une nouvelle classe de molécules naturelles de type polycétide dont l’amphidinol-3 est la seule molécule possédant sa structure entièrement établie. L’amphidinol-3 exhibe les meilleures activités biologiques de cette famille, principalement antifongique ethémolytique. La synthèse du fragment C17-C30 a été le premier objectif de ces travaux de thèse. Cette synthèse est basée sur l’utilisation du para-tolylsulfoxyde comme auxiliaire de chiralité et d’un bromoallylsilane comme corps central. Tous les centres asymétriques sont contrôlés avec de très hauts rapports diastéréomériques à l’exception de la configuration du méthyle en C23. La non-maîtrise de ce centre, ainsi que des difficultés probables de couplage nous ont obligés à repenser notre stratégie. Suite au changement rétrosynthétique, la synthèse du fragment C13-C29 a été réalisée. L’étape clef de cette voie synthétique est alors le couplage entre l’anion lithié d’un dérivé de 1,3-dithiane avec un aldéhyde α-branché. Après de nombreux ajustements de groupements protecteurs, le fragment C13-C29 est obtenu avec tous ses centres asymétriques maîtrisés. / Amphidinols are a new class of polyketide extracted from dinoflagellates and exhib promising biological activities, such as antifungal and hemolytic. The amphidinol-3 is the only amphidinol possessing its fully elucidated structure and is the most biologically potent.The C17-C30 fragment is the first goal of our research. The synthesis is based on sulfoxide as chiral auxiliary and on a bromoallylsilane as bifunctionnal central core. All stereogenic centers are fully controlled with high diastereomeric ratios except the one bearing a methyl in C23 position. The lack of selectivity during the hydrogenation affording the C23 stereogenic center and plausible failures of fragment couplings force us to explore a new retrosynthesis. Our second goal is the synthesis of C13-C29 fragment. The new strategy is based on a coupling between a 1,3-dithiane derivative and an α-branched aldehyde. After protecting group optimization, the C13-C29 fragment is synthetized with all its stereogenic centers fully controlled.

Ce travail de thèse porte dans une première partie sur le développement d’une réaction de type Reformatsky asymétrique appliquée à la synthèse de motifs « 2-méthyl-1,3-aminoalcools » syn, syn et syn, anti. Cette réaction met à l’honneur la chimie des sulfoxydes chiraux dont la présence sur le substrat permet de construire trois centres asymétriques contigus. En effet, dans une première étape, une réaction de type Reformatsy entre un précurseur chiral, un γ-bromo-β-cétosulfoxyde et différentes imines permet de former les deux premiers centres asymétriques. La sélectivité favorise de composé syn. Cette réaction est très sélective avec des sélectivités syn/anti allant jusqu’à 100/0. Ensuite, une réduction diastéréosélective des β-cétosulfoxydes obtenus à l’issue de la réaction de Reformatsky permet de former le troisième centre asymétrique avec une diastéréosélectivité totale. Ainsi, l’utilisation du DIBAL-H seul permet d’obtenir l’aminoalcool 1,3-syn alors que l’utilisation du système DIBAL-H/Yb(OTf)3 permet d’accéder à l’aminoalcool 1,3-anti avec dans les deux cas une diastéréosélectivité totale pour cette étape de réduction.Dans une deuxième partie, ce travail de thèse présente des avancées vers la synthèse totale du (+)-triènomycinol, une molécule naturelle à forte activité cytotoxique. Il s’agit d’un macrolactame à 21 chaînons comportant une partie triènique, une liaison peptidique, une stéréotriade syn, anti et un centre asymétrique isolé. La stratégie proposée consiste à construire tous les centres asymétriques en utilisant la chimie des sulfoxydes chiraux. En effet, la stéréotriade a été construite en utilisant la réaction dévloppée dans la première partie, à savoir une réaction de type Reformatsky asymétrique couplée à une réduction diastéréosélective à l’aide du système DIBAL-H/Yb(OTf)3. Le centre stéréogène isolé a lui aussi été construit grâce à la chimie des sulfoxydes chiraux, par réduction diastéréosélective d’un β-cétosulfoxyde à l’aide de DIBAL-H. Cette molécule a été découpée en deux fragments, un fragments « ouest » et un fragment « est » qui ont été couplés. De nombreuses étapes ont au préalable été mises au point sur un composé modèle. Par manque de temps et de matière, la synthèse totale du (+)-triènomycinol n’a pu être achevée. / In a first part, the aim of this PhD thesis was to develop an asymmetric Reformatsky type reaction for the synthesis of “2-methyl-1,3aminoalcohol” moieties. This reaction is based on the chemistry of chiral sulfoxides. Indeed, in a first step, an asymmetric Reformatsky type reaction between a γ-bromo-β-ketosulfoxide and different imines allows us to build two contiguous stereogenic centers. This reaction is very selective with a syn/anti selectivity reaching up to 100/0. In a second step, the β-ketosulfoxides obtained after the Reformatsky-type reaction were diastereoselectively reduced using either DIBAL-H or the system DIBAL-H/Yb(OTf)3 to afford the third stereogenic center with a total diastereoselectivity. To sum up, the use of DIBAL-H allowed us to obtain the aminoalcohol 1,3-syn, whereas the use of the system DIBAL-H/Yb(OTf)3 allowed us to synthesize the aminoalcohol 1,3-anti with a perfect diastereoselectivity in both cases.In a second part, this PhD thesis focused on the total synthesis of natural cytotoxic molecule, (+)-trienomycinol. This molecule is a macrolactam containing a syn, anti stereotriad, an isolated stereogenic center and a trienic unit. The proposed strategy was based on the use of chiral sulfoxides. The stereostriad was built using the strategy developed in the first part, the asymmetric Reformatsky reaction followed by a diastereoselective reduction with the system DIBAL-H/Yb(OTf)3. The isolated stereocenter was obtained by diastereoselective reduction of a β-ketosulfoxide with DIBAL-H. This molecule was divided into two parts: the “west” part and the “east” part which were coupled together. Many steps were first optimized on a model compound. Due to a lack of time and quantity, the total synthesis of (+)-trienomycinol could not be achieved.

Ce travail de thèse s'intéresse à la cycloaddition [2+2] asymétrique de cétènes et à son application en synthèse totale. La meilleure réactivité des oléfines Z comparées aux oléfines E, une des caractéristiques de la cycloaddition [2+2], est étudiée à la fois d'un point vue synthétique et théorique via des calculs DFT. Une méthodologie de cycloaddition [2+2] asymétrique entre des éthers d'énol chiraux et divers cétènes générés in situ a ensuite été développée. Cette cycloaddition limitée jusqu'ici à l'utilisation du dichlorocétène a été étendue à une grande variété de cétènes, permettant l'obtention de cyclobutanones variées hautement fonctionnalisées. Les cyclobutanones chirales obtenues ont été engagées dans la synthèse totale de produits naturels : la lactacystine et la salinosporamide A, inhibiteurs du protéasome et potentiels anticancéreux. Ces synthèses présentent trois étapes clés communes : une cycloaddition [2+2] asymétrique, une expansion de cycle de type Beckmann et la fonctionnalisation des chaînes latérales. La synthèse formelle de la lactacystine est présentée dans ce manuscrit, ainsi que les travaux en cours vers la synthèse de la salinosporamide A. / This thesis work focuses on the [2+2] asymmetric cycloaddition of ketenes and its application in total synthesis. The best reactivity of Z olefins compared to E olefins, one of the features of the [2+2] cycloaddition, is studied both from a synthetic and theoretically point of view, via DFT calculations. A methodology of [2+2] asymmetric cycloaddition between chiral enol ethers and various in situ generated ketenes was then developed. Cycloadditions limited to the use of dichloroketene hitherto was extended to a wide range of ketenes, leading to various highly functionalized cyclobutanones. Those chiral cyclobutanones were engaged in the total synthesis of natural products: lactacystin and salinosporamide A, proteasome inhibitors and potent anticancer agent. These syntheses have three common key steps : a [2+2] asymmetric cycloaddition, a Beckmann type ring expansion and a side chains functionalization. The formal synthesis of lactacystin is presented in this manuscript, as well as the work in progress towards the synthesis of salinosporamide A.