Au cours de ces travaux nous nous sommes intéressés au développement de nouvelles transformations énantiosélectives combinant les outils modernes de la synthèse organique que sont les « Multiples Bond-Forming Transformations » et l'organocatalyse afin de synthétiser des molécules d'intérêt structural et biologique. Dans ce contexte, nous avons d'abord mis au point deux nouvelles réactions domino initiées par une addition de Michael. La première, une cascade addition de Michael-acylation, permet la synthèse de spiroglutarimides optiquement actifs à partir de β-cétoamides et de nouveaux bis-électrophiles, les cyanures d'acyle α,β-insaturés. La deuxième, une réaction domino addition de Michaelhémiacétalisation- hémiaminalisation, permet la synthèse de d'hétérocycles azotés à sept chaînons à partir d'α-cétoamides comme nouveaux bis-nucléophiles. / This work focused on the development of novel enantioselective transformations combining Multiples Bond-Forming Transformations and organocatalysis which are modern tools of organic synthesis in order to synthetize molecules of structural and biological interests. In this context, we developed two new Michael addition initiated domino reactions. The first one, a domino Michael addition-acylation, allows the synthesis of optically active spiroglutarimides starting from β-ketoamides and α,β-unsaturated acyles cyanides as new biselectrophiles.The second one, a domino Michael addition-hemiaminalizationhemiacetalization, allows the synthesis of seven-membered aza-cycles using α-ketoamides as new bis-nucleophiles.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du programme PentoRaf, dans la thématique « Transformation par voie chimique d'agromolécules en produits bioactifs ». Le travail de ce projet porte sur la synthèse de nouveaux azépanes tétrahydroxylés comportant un bras anomérique fonctionnel et sur l'évaluation des propriétés inhibitrices sur des glycosidases. La séquence réactionnelle a la particularité de valoriser les co produits issus du son et de la paille de blé.Dans une première partie, l'accès à un synthon polyfonctionnel, développé à partir des travaux précédents, a été réalisé avec des groupements protecteurs pivaloylés et méthoxyméthylés sur les hydroxyles communs aux sucres de départ (D-xylose et L-arabinose).La deuxième partie de ce travail consiste d'abord à introduire les différents groupements électroattracteurs : CO2Et, CN, PO(OEt)2, (CO2Et)PO(OEt)2 via une réaction de Wittig-Horner-Emmons. Les problèmes rencontrés lors de l'addition de l'allylamine ont clôturé les travaux sur la préparation d'azépanes avec un substituant phosphonate. Seuls les azépanes insaturés, comportant les fonctions : ester et nitrile, sont isolés.Une stratégie visant à obtenir les différentes distributions des hydroxyles (cis et trans) sur l'insaturation des azépanes obtenus est établie, dans une troisième partie, sur les composés fonctionnalisés avec un ester. Une réaction de déprotection finale donne ainsi accès à une famille de diastéréoisomères d'azépanes comportant un bras anomérique avec une fonction acide carboxylique, dont un composé a montré une activité biologique intéressante. Cette stratégie a été reproduite sur les azépanes comportant un nitrile jusqu'aux tétrahydroxyazépanes cis protégés. / This thesis is part of the PentoRaf program, in the theme “Chemical Transformation of agromolecules into bioactive products”. The aim of this project is the synthesis of new tetrahydroxylated azepanes containing a functional anomeric arm and the evaluation of their inhibitive properties on glycosidases. The reactive sequence advantageously values the co-products obtained from wheat bran and wheat straw.In the first part, the access to a polyfunctional synthon, developed from previous research, is carried out by protecting the common hydroxyl groups of the starting sugars (D-xylose and L-arabinose) with pivaloyl and methoxymethyl groups.The second part of this work is to introduce the various electroattracting groups: CO2Et, CN, PO(OEt)2, (CO2Et)PO(OEt)2 via a Wittig-Horner-Emmons reaction. The problems encountered during the addition of the allylamine ended our approach to prepare azepanes with a phosphonate substituent. Only the unsaturated azepanes containing ester and nitrile functions are isolated.A strategy is developed in the third part in order to achieve a specific distribution (cis and trans) of the hydroxyl groups on the unsaturation of the resulting azepanes by functionalizing these compounds with an ester. A final deprotection reaction leads to a family of azepane diastereoisomers containing an anomeric arm with a carboxylic acid function, among which one compound showed an interesting biological activity. This strategy was applied to azepanes containing a nitrile and lead to cis-protected tetrahydroxyazepanes.

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie à Gram négatif ayant un rôle central dans la morbidité et la mortalité des patients mucoviscidosiques, dont l'environnement pulmonaire particulier favorise les infections chroniques par de nombreux pathogènes opportunistes. Malheureusement, de plus en plus de souches développent des résistances, rendant les antibiothérapies à base de β-lactames de moins en moins efficaces. Parmi les différents mécanismes de défenses développés par P. aeruginosa, l'un des plus important est la détection de l'activité antibiotique, avec en réponse la production de la β-lactamase AmpC, une enzyme qui dégrade les antibiotiques β-lactames. Cette détection met en œuvre la glycosylhydrolase NagZ, qui catalyse la formation de l'inducteur d'AmpC.Récemment au laboratoire, nous avons synthétisé un inhibiteur sélectif de NagZ basé sur une structure azépane. La co-administration à une souche résistante de P. aeruginosa de notre composé et de l'antibiotique β-lactame ceftazidime conduit à une perte de la résistance à l'antibiotique de 50%.Afin d'améliorer la sélectivité et l'activité de notre composé lead, des modifications chimiques du groupement acétamide et du groupement hydroxyle en position C-6 ont été réalisées. L'étude des relations de structure-activité basées sur un cliché cristallographique et sur une étude de docking ont ainsi pu être réalisées. Une autre stratégie explorée a consisté à fonctionnaliser l'atome d'azote endocyclique par un motif sidérophore afin de faciliter la pénétration du composé, ce type de groupement étant en effet connu pour jouer le rôle de cheval de Troie.Les azépanes synthétisés ont été évalués par nos collaborateurs biologistes au Japon et au Canada. / Pseudomonas aeruginosa is a gram negative bacterium playing a major role in morbidity and mortality among CF patients, whose particular pulmonary environment promotes chronic infections by various pathogens1. Unfortunately, more and more bacterial strains are developing resistance, making β-lactam-based antibiotic therapies less effective. Among the different mechanisms of defense developed by P. aeruginosa, one of the most important is the detection of the antibiotic activity by the pathogen, responsively producing the β-lactamase AmpC, an enzyme that degrades the β-lactam antibiotic. This detection implements the glycosylhydrolase NagZ, which catalyzes the formation of the enzyme inducer of AmpC2.We have recently designed a selective inhibitor of NagZ based on an azepane structure. Its co-administration with β-lactam ceftazidime to a β-lactam-resistant strain of P. aeruginosa causes a 50% decrease of the antibiotic resistance3.In order to improve the selectivity and the efficiency of our lead compound, chemical modifications of the acetamide moiety and of the hydroxyl group at C6 have been achieved, allowing to perform a SAR study supported by crystallographic studies and molecular modeling. Another strategy explored has consisted in the functionalization of the endocyclic nitrogen atom of the azepane by a siderophore that will act as a Trojan horse4, in order to improve the penetration of the azepane.The libraries of compounds synthesized were biologically evaluated by our Canadian and Japanese partners.