Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les 2,2´-bipyridines et leurs homologues, les N,N´-dioxydes, appartiennent à une classe de composés hétéroaromatiques très importante ayant montré de nombreuses applications dans le domaine de la chimie et principalement en synthèse asymétrique. Une des méthodes les plus performantes pour leurs synthèses s´est révélée être une réaction de cocyclotrimérisation d´alcynes en présence de dérivés nitriles.Une nouvelle variante de la réaction de cyclotrimérisation – cocyclotrimérisation de diynes halogénés avec des dérivés nitriles – permettant la formation de composés 2- et3-halogéno-pyridines a ainsi été développée. La réaction a été étudiée sur une large gamme de substrats permettant l´accès à une librairie de pyridines avec de bons rendements. La formation d´un sous-produit, issu d´un échange d´halogène, a été approfondie au cours de l´étude et son origine a été élucidée grâce à différentes expériences.Les 2-halogéno-pyridines ont été utilisées comme réactifs de départ pour la synthèse de ligands chiraux de type 2,2´-bipyridines. L´étape problématique s´est avérée être la réaction de dimérisation réductrice des 2-halogéno-pyridines donnant accès aux2,2-bipyridines correspondantes. L´efficacité de ces ligands chiraux de type 2,2´-bipyridinea été évaluée dans différentes réactions asymétriques catalysées par des métaux de transition telles que l´aldolisation de Mukaiyama, l´hydroxyméthylation, l´addition conjuguée, l´activation C–H d´indoles mais aussi la désymmétrisation d´époxydes meso, dans laquelle un des ligands bipyridines a montré une extraordinaire activité et robustesse. Ensuite, basées sur des analyses RMN, des calculs DFT et des analyses par diffraction des rayons X, les propriétés structurales de ce ligand ont été étudiées.De plus, une nouvelle famille de catalyseurs à chiralité axiale de type 2,2´-bipyridines N,N´-dioxydes a pu être synthétisée via 2 différentes approches, où seule l´étape clé de dimérisation diffère. La première approche, basée sur la réaction de dimérisation réductrice des 2-halogéno-pyridines, permet l´obtention d´un seul atropoisomère du N,N´-dioxydes cible après une séquence réactionnelle de 8 étapes tandis que la seconde approche, basée sur la réaction de dimérisation oxydante de pyridines N-oxydes, donne l´accès aux 2 atropoisomères en seulement 5 étapes. Le champs d´application de ces nouveaux catalyseurs de typeN,N´-dioxydes, en tant que base de Lewis, a été examiné dans l´allylation énantiosélective du benzaldéhyde ainsi que dans l´aldolisation de l´acétal de cétène trichlorosilylé en présence de l´acétophénone. / 2,2'-Bipyridines and their appropriate N,N'-dioxides form a significant class of heteroaromatic compounds, which has found application in various fields of chemistry and predominantly in asymmetric catalysis. One of the most powerful methods for their synthesis is cocyclotrimerization of alkynes with nitriles.A new variant of cyclotrimerization reaction – cocyclotrimerization of halodiynes with nitriles, which results in the formation of 2- and 3-halopyridines, has been developed. The reaction was studied on a wide range of substrates providing the pyridine products in good isolated yields. Formation of an unexpected product of halogen exchange reaction was observed during the course of the study and its origin was elucidated by experimental studies.The prepared 2-halopyridines were used as starting materials for syntheses of new chiral 2,2'-bipyridine ligands. The crucial step of their synthesis turned out to be the reductive dimerization of 2-halopyridines to the corresponding 2,2'-bipyridines. Application of the formed bipyridine ligands was then tested in various metal-catalyzed asymmetric reactions, namely Mukaiyama aldol reaction, hydroxymethylation, conjugate addition, C–H activation of indole and desymmetrization of meso-epoxides, in which one of the bipyridine ligands showed extraordinary activity and robustness. The structural properties of this ligand were then studied based on the NMR analyses, DFT calculations and single crystal X-ray analyses.New axially chiral 2,2'-bipyridine N,N'-dioxides were synthesized via two approaches, which differed in the type of the key dimerization step. While the first approach, based on the reductive dimerization of 2-halopyridines, furnished only one atropoisomer of the target N,N'-dioxide by an eight-step reaction sequence, the second approach, based on oxidative dimerization of pyridine-N-oxides, provided both atropoisomers in only five steps. The applicability of these novel N,N'-dioxides as Lewis base catalysts were then examined in the enantioselective allylation of benzaldehyde and aldol reaction of trichlorosilyl ketene acetal with acetophenone.

La présente thèse traite des propriétés de la Matière Noire (MN), en particulier dans le contexte du Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model (NMSSM). En premier lieu, est examinée la question de savoir si un neutralino dans le NMSSM pourrait expliquer un excès de photon monochromatique possiblement présent dans les données Fermi-LAT. Il est montré qu’un neutralino, associé à l’anéantissement d’une particule Higgs CP-impair échangée dans le canal s, peut, en principe, donner lieu à une section efficace suffisamment grande. Sont également étudiés les modèles asymétriques de matière noire aux fins d’expliquer la MN actuelle et la densité de baryons. Les limites supérieures de l’auto- anéantissement de la section efficace, qui peuvent potentiellement détruire la MN asymétrique, sont dérivées et appliquées à une variété de modèles. Enfin, est proposé un modèle supersymétrique qui prévoit des sneutrinos en tant que MN asymétrique viable et qui explique les petites valeurs de la masse des neutrinos. Sont ainsi étudiées des limites à ce modèle à partir de la physique des particules, de la cosmologie et des observations de la MN. / This thesis deals with Dark Matter (DM) properties, mainly in the context of the Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model (NMSSM). First, it is examined whether a neutralino in the NMSSM could explain a monochromatic photon excess possibly present in the Fermi-LAT data. It is shown that neutralino pair annihilation with a CP-odd Higgs exchanged in s-channel can, in principle, give rise to a sufficiently large cross section. Asymmetric dark matter models, aiming at the explanation of the coincidence of present-day DM and baryon abundances, are also discussed. Upper bounds on DM self-annihilation cross section, which can potentially destroy the DM asymmetry, are derived and applied to a variety of models. Finally, a supersymmetric model is proposed, providing sneutrinos as viable asymmetric DM and explaining the smallness of neutrino masses. Bounds on this model from particle physics, cosmology and DM searches are studied.

Cette thèse étudie de manière théorique les déterminants et les conséquences économiques de la transmission d'information entre agents rationnels.Un agent possède une information privée sur un état du monde, émet un message qui est observé par un agent a priori non informé, et ce dernier décide d'une action à prendre. L'information éventuellement transmise est sans engagement, sans coût et sans possibilité de vérification.L'état du monde et l'action impactent l'utilité des deux agents.Il y a possibilité de transmission d'information dans la situation d'équilibre où l'association d'un message à un ensemble d'états du monde induit l'action qui la détermine.La nature des équilibres est en général conditionnée par le conflit d'intérêt des agents, qui est la distance entre leur action préférée, étant donné l'état du monde.Dans les trois chapitres de la thèse, nous considérons un état du monde et une action bi-dimensionnels, une révélation d'information utilisant deux messages à l'équilibre, et nous supposons que l'utilité de l'agent non informé décroît avec la distance euclidienne entre l'état du monde, qu'il ne connait pas a priori, et son action.Le conflit d'intérêt des agents est alors la distance entre l'état du monde et l'action préférée de l'agent informé, qu'il ne décide pas.Chaque chapitre étudie l'impact de différents facteurs conflictuels sur les conditions d'existence d'équilibres informatifs.Dans le premier chapitre, nous étudions l'impact de la prise en compte, par l'agent informé, d'une complémentarité des deux dimensions de l'état du monde. Dans le second chapitre, nous étudions l'impact d'un biais constant de l'agent informé relativement à l'action préférée de l'agent non informé. Enfin, dans le troisième chapitre, nous étudions l'impact d'un intérêt croissant pour associer une action plus grande à un état du monde plus grand. / We investigate how information is transmitted and processed between rational agents, from a theoretical perspective.An informed agent holds private information on a state of the world, sends a message which is observed by an uninformed agent, who takes a decision.Information transmitted is without commitment, at no cost and unverifiable.State and action impact both agents' utility.There is information transmission in equilibrium when the relationship between messages and states induces the action that precisely generates the relationship.In the three chapters, we consider a two-dimensional state, a two-dimensional action, an information revelation that uses two messages in equilibrium, and we assume that the uninformed agent's utility function is decreases with the euclidean distance between state and action.Then agents' conflict of interest simplifies to the distance between state and the most highly preferred informed agent's action.In each chapter, we investigate how specific conflicting features of the agents' utility functions impact the equilibrium existence conditions.In chapter 1, we investigate the impact of complementarities between the dimensions in the informed agent's utility. In chapter 2, we investigate the impact of a constant bias of the informed agent with regard to the uninformed agent's preferred action. In chapter 3, we investigate the informed agent's incentives to exaggerate more with an higher state.

Les hétérocycles azotés chiraux représentent une classe importante de composés biologiquement actifs. L’hydroamination asymétrique intramoléculaire correspond parfaitement au concept d’économie d’atomes et permet l’accès direct à la formation de nouvelles liaisons carbone-azote. Le développement de catalyseurs pour la formation de pyrrolidines et piperidines reste cependant une tâche importante. Le thème de cette thèse est l’étude de nouveaux complexes chiraux binaphthylamide d’yttrium facilement accessibles et leur application pour promouvoir la réaction d’hydroamination/cyclisation des amines primaires liées à des alcènes stériquement encombrés.Des complexes chiraux binaphthylamidure alkyl ate d’yttrium ont été développés. Ces systèmes catalytiques ont été préparés in situ par une réaction simple stœchiométrique en présence d’un précurseur d’yttrium [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] connu et d’une variété de ligands chiraux binaphthyldiamine substitués. Les complexes chiraux hétéroleptiques obtenus se sont révélés actifs et énantiosélectifs pour la réaction d’hydroamination asymétrique intramoléculaire des aminoalcènes 1,2-disubstitués conduisant à la formation d’hétérocycles azotés avec cinq et six châinons. Les catalyseurs d’yttrium préparés à partir du ligand (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine H2L13 et des ligands (R)-benzyl N-para-substitués H2L4 or H2L6 se sont révélés les plus énantiosélectifs à 70-110°C pour la réaction d’hydroamination/cyclisation des aminoalcènes encombrés. Un excès énantiomérique de 77% a été obtenu comme valeur la plus élevée décrite jusqu’à présent pour l’hydroamination asymétrique intramoléculaire des amines comportant des alcènes 1,2-disubstitués. Les premiers exemples de la réaction d’hydroamination intramoléculaire asymétrique des aminoalcènes 1,1,2-trisubstitués ont été rapportés. Les complexes ate alkyl d’yttrium ont fourni les produits hétérocycliques avec des centres quaternaires énantiomériquement enrichis dans des conditions réactionelles plus sévères que la cyclisation des aminoalcènes 1,2-disubstitués et avec des énantiosélectivités prometteuses atteignant 55%. Les complexes alkyl d’yttrium contenant une molécule de chlorure de lithium [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] ont été préparés et comparés aux mêmes complexes sans LiCl. Ils se sont révélés être des catalyseurs efficaces pour la réaction d’hydroamination intramoléculaire des aminoalcènes terminaux. / Chiral nitrogen-containing heterocycles represent an important class of biologically active compounds. The asymmetric intramolecular hydroamination perfectly matches the concept of sustainable chemistry and allows the formation of new nitrogen-carbon bonds in an ideal atom efficiency and economy, starting from non activated substrates. The development of catalysts for formation of enantioenriched pyrrolidines and piperidines derivatives remains however a challenging task. The topic of this dissertation is the study of new easily accessible chiral yttrium binaphthylamide complexes and their application for promoting the hydroamination/cyclisation of primary amines tethered to sterically demanding alkenes. Chiral binaphthylamido alkyl ate yttrium complexes have been investigated. These catalytic systems have been prepared by a facile in situ stoichiometric reaction of a well-known yttrium precursor [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] with a variety of chiral substituted (R)-binaphthylamine ligands. These chiral heteroleptic complexes are shown to be efficient catalysts for the enantioselective intramolecular hydroamination of 1,2-disubstituted aminoalkenes leading to the formation of five and six-membered N-heterocycles. Yttrium catalysts prepared from (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine ligand H2L13 and (R)-N-para-substituted benzyl ligands H2L4 or H2L6 proved to be the most enantioselective catalysts at 70-110°C for the hydroamination/cyclisation of challenging aminoalkenes. An enantiomeric excess value of 77 % was indeed disclosed as the highest value reported so far for the asymmetric intramolecular hydroamination of amines tethered to 1,2-disubstituted alkenes. The first examples of asymmetric intramolecular hydroamination of 1,1,2-tri-substituted aminoalkenes have been reported. The alkyl ate yttrium complexes produced the heterocyclic compounds with enantioenriched quaternary centres under harsher reaction conditions than the cyclisation of the corresponding 1,2-disubstituted alkenes, and with promising enantioselectivities of up to 55 %.The neutral alkyl yttrium complexes containing one molecule of lithium chloride [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] have been prepared and compared with the same complexes lacking LiCl. They have been revealed as efficient catalysts for intramolecular hydroamination of terminal aminoalkenes.

Les complexes salen chiraux ont été intensément étudiées. En effet, Ils constituent l'une des familles de catalyseurs principaux qui peuvent être utilisés pour préparer des synthons très précieux, énantioenrichies. En accord avec l'idée de la chimie verte, l'un des principaux objectifs consiste maintenant à établir des procédures efficaces pour la récupération et la réutilisation de ces catalyseurs. Plusieurs procédures d'hétérogénéisation ont été décrits qui impliquent la modification des structures salen par des interactions covalentes greffage ou non covalente avec différents supports. Une autre approche consiste à la préparation de polymères à partir de salen modifiés ou les complexes correspondants. Dans ce contexte, la procédure la plus courante consiste à établir des réactions de polycondensation entre diamines correctement modifiés et produits dérivés disalicylaldéhyde. Nous avons ainsi développé une méthodologie polymère synthétique par polycondensation de divers dérivés disalicylaldéhydes modifiés avec différentes diamines chirales. Les analyses Maldi-Tof ont montré que les polymères ciblés possèdent une structure macrocyclique, nommé calix-salen, dans un mélange de 2-, 3-, 4- et 5-mères. Ces nouveaux dérivés chiraux calix-salens ont été complexés avec des sels de chrome et cobalt pour être testés comme catalyseurs hétérogènes dans les réactions asymétriques (réaction de Henry, dédoublement cinétique hydrolytique). Après réduction des fonctions imines, les catalyseurs réduits correspondants sont complexés avec des sels de cuivre et testés dans la réaction de Henry asymétrique transformation pour une comparaison de l'efficacité de deux catalyseurs. Leur recyclage a été examiné. / Chiral salen complexes have been intensively studied because they constitute one of the main catalyst families that can be used to prepare valuable, highly enantioenriched synthons. In line with the idea of green chemistry, one major goal is now to establish efficient procedures for the recovery and reuse of such catalysts. Several heterogenization procedures have been described that involve the modification of the salen structures through covalent grafting or non-covalent interactions with various supports. Another approach consists in the preparation of polymers from appropriately modified salen or corresponding complexes. In this context, the most common procedure involves polycondensation reactions between properly modified diamines and disalicylaldehyde derivatives.We have thus developed a polymer synthetic methodology by polycondensation of various modified disalicylaldehyde derivatives with different chiral diamines. Maldi-Tof analyses showed that the targeted polymers possessed a macrocyclic structure, named calix-salen, in a mixture of 2-, 3-, 4- and 5-mers. These new chiral calixsalen derivatives have been complexed with chromium and cobalt salts and tested as heterogeneous catalysts in asymmetric reactions (Henry Reaction, Hydrolytic Kinetic Resolution). After reduction of the imine functions, the corresponding reduced catalysts will be complexed with copper salts and tested to promote the Henry reaction for a comparison of the efficiency of both catalysts type. Their recyclability was examine.

Depuis de nombreuses années, les phosphines chirales multifonctionnelles se sont révélées être des outils synthétiques puissants en organocatalyse asymétrique. Ces catalyseurs qui contiennent un site de base de Lewis et un site d'acide de Bronsted, ont reçu une attention particulière en raison de leur efficacité pour créer des liaisons C-C avec de très bonnes énantiosélectivités. A notre connaissance, la synthèse d'organocatalyseurs de type thiourée-phosphine dérivés de la (L)-proline n'a jamais été décrite dans la littérature. Ce sujet de thèse concerne la synthèse d'une nouvelle famille d'organocatalyseur chiral de type thiourée-phosphine dérivée de (L)-proline, un produit naturel, disponible et peu coûteux. Nous avons mis au point plusieurs méthodes de synthèse efficaces qui nous ont permis de préparer trois familles de phosphines-thiourées à partir de la (L)- proline. Ainsi, sept nouveaux composés énantiopurs ont été préparés au cours de ce travail. Ces composés ont été utilisés comme catalyseurs dans des réactions asymétriques catalysées par des phosphines. Ces réactions incluent la cyclisation [3+2], la réaction de Baylis-Hillman, la réaction de Friedel-Crafts, la réaction de substitution nucléophile. / For many years, multifunctional chiral phosphines have proven to be powerful synthetic tools in asymmetric organocatalysis. These catalysts, containing Lewis basic and Brnsted acidic sites, have received considerable attention owing to their highly efficiency to create C-C bond by asymmetric organocatalysis. To our knowledge, the synthesis of organocatalysts type thiourea-phosphine derivatives (L) -proline have never been described in the literature. In this work, we wish to report the synthesis of new family of bifunctional chiral thiourea-phosphine organocatalyst derived from L-proline, a natural available product. We developed efficient methods to prepare three families of phosphine thiourea derived from L-proline. Thus, Seven new enantiopure compounds were synthesized in this study. They were used as catalyst asymmetric reaction catalyzed by phosphines: [3+2] cyclisation, Baylis-Hillman reaction, Friedel-Crafts reaction and nucleophilic substitution.

La catalyse homogène à l’or a longtemps été sous-estimée. Cela a changé au début du 21ème lorsque la communauté des chimistes a reconsidéré les nombreuses singularités que ce métal peut apporter. De nos jours, plus d’une centaine de groupe de recherche mondialement reconnus a permis d’élargir les domaines d’applications de ce précieux métal. De nombreuses avancées ont été réalisées, mais à ce jour très peu sont utilisées à grande échelle et la fréquence de turnover est souvent faible. Ces problèmes sont souvent liés à la rapide dégradation des espèces actives d’or cationiques. Ce manuscrit expose les avancées qui ont été proposée jusque là et les alternatives que nous avons offert. Nous avons ainsi décrit une méthode de cationisation lente et réversible de l’espèce d’or cationique en substituant les sels d’argent traditionnellement utilisés au profit d’autres acides de Lewis. La découvert de cette lente métathèse d’anion a permis : de retarder la décomposition de l’espèce active dans le milieu, de diminuer la charge catalytique d’or et de monter en charge les réactions à l’échelle du gramme. Cette méthode a ensuite été appliquée avec succès à des réactions énantiosélectives d’hydroalkylation d’alcènes non activés, mais également à permis de considérer l’indium et le bismuth comme une alternative aux métaux de transition en π-catalyse. / Homogeneous gold catalysis has been underestimated for nearly a century. After reconsideration the by chemists’ community, it rapidly became a hot topic in chemistry. To date, more than a 100 worldwide groups have embraced the golden opportunity. Considerable breakthroughs have been made, nevertheless, the classical experimental procedures still suffer from low turnover numbers (TON) and scalability. These issues can be attributed to the decay of cationic gold catalysts and several solutions have been proposed in the literature. In this thesis, we will present our way to circumvent this thorny issue. Specifically, we have used Lewis acids other than silver salts for that purpose and found that some of them could indeed generate an active gold species through slow anion metathesis. The slow anion metathesis could retard the decomposition of the active gold species. Thus, gold could be used in low amounts in scalable reactions by simply avoiding the use of silver. These silver-free two-component mixtures could address the difficult issue of C-C bond forming reaction. Besides, we have developed catalytic enantioselective hydroalkylations of unactivated alkenes. This study led us to consider indium and bismuth catalysis in addition to gold.

Les polyoxométallates (POMs) dendritiques constituent une catégorie de catalyseursrelativement nouvelle. L’association d’un dendrimère avec un polyoxométallate permet debénéficier des propriétés catalytiques intéressantes des POMs et de pouvoir modifier cespropriétés en variant la structure du dendrimère. Une variété de composés hybrides POMsdendritiques a été préparée par formation de liaisons ioniques entre une unité POM anioniqueachirale et des cations dendritiques énantiopurs. Ces composés se sont montrés très efficacespour la catalyse d’oxydation asymétrique, avec une stéréosélectivité significative. Cesrésultats ont démontré pour la première fois un transfert de chiralité d’une structure organiqueénantiopure vers une unité POM achirale. Ces composés sont stables et recyclables dans desconditions douces, sans perte significative de réactivité et de stéréosélectivité. / Polyoxometalates (POMs) represent a new generation of catalysts. Association of dendrimersand POMs allows modification of POM catalytic properties by modifying the dendrimerstructure. Several dendritic POM hybrid compounds have been prepared by ionic bondformation between an anionic POM unit and enantiopure dendritic cations. These compoundsare efficient for asymmetric oxidation catalysis with significant stereoselectivity. Theseresults have shown, for the first time, a chirality transfer from an enantiopure organicstructure to an achiral POM unit. These compounds are stable and recoverable under mildconditions without any significant loss of reactivity and stereoselectivity.

Ce manuscrit présente le développement de nouvelles réactions de cycloaddition [3+2] palladocatalysées entre des vinylcyclopropanes électro-appauvris et diverses espèces dipolarophiles. La première partie de ces travaux a porté sur la désaromatisation de composés nitroaromatiques tels que les 3-nitroindoles ou les 2-nitrobenzofuranes par le biais d'un procédé de cycloaddition impliquant les vinylcyclopropanes. Une seconde méthodologie de cycloaddition [3+2] énantiosélective entre des aldéhydes ?,?-insaturés et des vinylcyclopropanes a été développée. En tirant parti du concept de catalyse synergique métallo-organique, divers cyclopentanes hautement fonctionnalisés ont été obtenus, avec notamment des énantiosélectivités très élevées. Dans une troisième partie de ces travaux, l'extension de cette méthodologie à la synthèse de composés hétérocycliques a été étudiée ; une première approche impliquant la formation in situ de dipôles-1,3 et -1,4 azotés n'ayant pas abouti à la réactivité désirée, nous avons alors développé une méthodologie de cycloaddition de vinylcyclopropanes et d'imines électro-déficientes par catalyse au palladium(0) menant à des dérivés de pyrrolidine. / This manuscript presents the development of novel palladium-catalysed [3+2] cycloaddition reactions between vinylcyclopropanes and various dipolarophiles. The first part of this work focused on the dearomatization of nitroaromatic compounds such as 3-nitroindoles and 2-nitrobenzofurans through a cycloaddition process with vinylcyclopropanes. In a second time, an enantioselective [3+2] cycloaddition of vinylcyclopropanes with α,β-unsaturated aldehydes under a synergistic metal-organocatalytic activation manifold was developed, leading to highly substituted cyclopentane scaffolds with very high enantioselectivity. In a third part of this work, the extension of this methodology towards the synthesis of heterocyclic compounds was investigated. A first approach dealing with the in situ generation of nitrogen-containing 1,3- and 1,4-dipoles did not lead to the desired reactivity, which prompted us to develop a palladium(0)-catalysed cycloaddition of vinylcyclopropanes and electron-deficient imines to synthesize pyrrolidine derivatives.