Methanopyrrolidine-5-carboxylic acids (MetPyr-5-acids), or 5-syn-carboxy-2- azabicyclo[2.1.1]hexanes are building blocks for β-peptides that cannot form backbone hydrogen bonds. To introduce functionality to this ring system, 6-syn-benzyloxymethyl and 6-syn-phenyl substituted derivatives have been prepared by an efficient synthetic procedure. Addition of appropriately substituted allyl amines to 3-butynone, amide protection, and irradiation afford mainly 5-acetyl-2-azabicyclo[2.1.1]hexanes. Haloform oxidation leads to the desired 6-substituted MetPyr-5-acids. A 1-ethoxycarbonyl-MetPyr-5-acid also was prepared in high yield. Condensation of ally amine with ethyl 2,4-dioxopentanoate afforded ethyl 2-(allylamino)-4-oxopent-2- enoate, and this was protected to give ethyl 2-[allyl(tert-butoxycarbonyl)amino]-4- oxopent-2-enoate. Irradiation afforded 5-syn-acetyl-1-ethoxycarbonyl-2- azabicyclo[2.1.1]hexane with high stereoselectivity and oxidation of the acetyl group afforded the desired 1-ethoxycarbonyl-MetPyr-5-acid. Resolutions of (±)-6-syn-benzyloxymethyl-MetPyr-5-acid and (±)-1- ethoxycarbonyl-MetPyr-5-acid were carried out (> 98% ee) by a classical resolution method using (S)-(-)-α-methylbenzylamine. The absolute configurations of (1S,4R,5R,6S)-(-)-6-benzyloxymethyl-MetPyr-5-acid and (1R,4S,5S)-(+)- 1- ethoxycarbonyl-MetPyr-5-acid were determined by X-ray analysis of their 5-(S)-(-)-α- methylbenzylamide. A prior X-ray analysis of N-Boc-(MetPyr)4-CO2Me indicated all amides to be trans oriented with all 5-syn-carbonyl groups directed toward Carbon-4 of the methanopyrrolidine. These structures were assigned as T4T4T4T4 or [T4]n (n = 4). The solution structure was not determined. Homooligomers of (1S,4R,5R)-5-syn-carboxy-2- azabicyclo[2.1.1]hexane (MPCA) terminally protected as N-Boc methylesters were constructed by EDC/HOBt coupling of terminal ester N-deprotected free amine units and N-Boc free acid units. To facilitate NMR analysis of the secondary structures of homooligomers, N-Boc was replaced by N-isobutyryl. NMR experiments indicated that N-isobutyryl-(MetPyr)n-CO2Me, (n = 2, 3, 4) have major favored [T4]n-1T where the orientation of the terminal ester carbonyl could not be determined. / Chemistry

Ce travail de thèse est consacré à la synthèse de composés azotés biologiquement actifs s’inspirant notamment d’une réaction biosynthétique. Dans un premier temps, nos travaux avaient pour but de développer une nouvelle voie d’accès aux acides alpha-aminés par une réaction d’isomérisation énantiosélective d’imines. Après différentes études préliminaires, les meilleurs précurseurs d’acides alphaaminés par cette méthode que nous ayons identifiés sont les alpha céto amides. L’isomérisation 1,3 d’une imine formée à partir d’un alpha céto amide et de la diphénylméthanamine à l’aide de différents alcoolates chiraux a été réalisée. L’utilisation de l’alcoolate dérivé de la (+)-N-méthylpseudoéphédrine, employé en quantité sub-stœchiométrique, a permis d’obtenir l’alpha amino amide correspondant avec un excès énantiomérique de 67%. Il reste encore à mettre au point des conditions opératoires satisfaisantes pour la conversion de cet adduit en acide alpha aminé. L’étude de l’isomérisation 1,3 d’imines nous a permis de mettre en évidence une réaction de déshydrogénation 1,4 permettant d’accéder de façon originale à des 2-azadiènes et nécessitant la présence d’oxygène. Ainsi, plusieurs 2-azadiènes non activés ont été préparés par traitement basique d’imines issues de la condensation d’acétophénones et de diphénylméthanamine sous atmosphère d’air. Dans une dernière partie, l’étude de l’addition conjuguée d’une oxazolidinone chirale sur des alkylidènemalonates de dialkyle a été réalisée dans le but de développer une méthode d’accès à des acides alpha aminés. Les conditions opératoires mises au point ont permis d’obtenir une excellente diastéréosélectivité à partir de la plupart des alkylidènemalonates de dialkyle. / This thesis work is devoted to the synthesis of biologically active nitrogen-containing compounds, particularly inspired by a biosynthetic reaction. Initially, our work aimed to develop a new pathway to a-amino acids using anenantioselective imine isomerization reaction. After various preliminary studies, the best precursors of a-amino acids that we have identified are a-keto amides. The 1,3isomerization of an imine formed from an a-keto amide and diphenylmethanamine using various chiral alkoxides was then conducted. The alkoxide derived from (+)-N-méthylpseudoéphédrine, employed in sub-stoichiometric quantities, allowed obtaining the corresponding a-amino amide with 67% enantiomeric excess. It still remains to develop satisfactory operating conditions for the conversion of this adduct to an a-amino acid.The study of the 1,3 isomerization of imines allowed us to bring to light a 1,4 dehydrogenation reaction, which allows an original access to 2-azadienes and which requires the presence of oxygen. Thus, several non-activated 2-azadienes have been prepared by basic treatment of imines derived from acetophenones anddiphenylmethanamine, under air atmosphere.In the last part, the study of the conjugate addition of a chiral oxazolidinone on dialkyl alkylidenemalonates was carried out, with the aim to develop a method of access to enantiopure b-amino acids. Reactions conditions developed allowed to obtain an excellent diastereoselectivity from most dialkyl alkylidenemalonates.

Cette thèse est consacrée à la synthèse et à l'étude structurale de peptides-beta/gamma, contenant en alternance des acides aminés-beta et -gamma, conçus pour mimer l'hélice-alpha (ou hélice-13), structure secondaire des protéines. Nous avons ainsi élaboré une stratégie de design « bottom-up » pour des peptides-beta/gamma devant se replier sous forme d'hélice-13. Ces peptides comportent un acide aminé-beta, le (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylique, qui joue un rôle clé de brique constitutive en apportant des contraintes conformationnelles. Dans un premier temps, la synthèse énantiomériquement pure du trans-ACBC basée sur une étape clé de photocycloaddition [2+2] a été optimisée. Il a alors été possible de synthétiser des peptides-beta/gamma incorporant en alternance le trans-ACBC et le GABA, qui est un acide aminé-gamma dépourvu de toute contrainte. Des études expérimentales et théoriques fines de ces peptides-beta/gamma ont révélé une structuration inédite sous forme de rubban-9/8, en solution. Il a été démontré que ces nouveaux foldamères adoptent une forme plus ou moins courbe gouvernée par un code combinant configuration et conformation des acides aminés constitutifs de ces peptides. Dans un deuxième temps, des contraintes sur l'acide aminé-gamma ont été introduites par la préparation de peptides-beta/gamma alternant le trans-ACBC et des acides aminés-gamma4. Des études expérimentales et théoriques de ces peptides-beta/gamma en solution ont révélé une préférence conformationnelle sous forme d'hélice-13. La stabilité de cette structure hélicoïdale augmente avec la longueur de la chaîne peptidique. Ces hélices-13 sont en effet fortement stabilisées à partir de 5 liaisons hydrogènes inter-résidus. Enfin, des peptides-alpha/beta/gamma capables de mimer l'hélice-alpha du peptide p53(15-31) ont été conçus et synthétisés, afin de vérifier expérimentalement leur hélicité prédite par modélisation moléculaire. Une fois leur résistance à la dégradation protéolytique démontrée, ces peptides-alpha/beta/gamma ont été testés comme inhibiteur de l'interaction p53/hDM2. Un candidat a particulièrement été capable d'inhiber cette interaction en se liant au site naturel de fixation avec la protéine hDM2. Ce résultat illustre la réussite de notre stratégie de construction de mimes de l'hélice-alpha. / This thesis is devoted to the synthesis and the structural characterisation of beta/gamma-peptides, constructed from beta- and gamma-amino acids in alternation, designed to mimic the alpha-helix secondary structure which is present in many native proteins. The alpha-helix can be defined as a 13-helix and a bottom-up foldamer design strategy to target a 13-helical structure was examined, whereby beta/gamma-peptides were proposed in which (1S,2S)-trans-2-aminocyclobutanecarboxylic acid (trans-ACBC) was incorporated as a conformationally-restricted beta-amino acid component. The scalable synthesis of enantiomerically pure trans-ACBC using a [2+2] photocycloaddition strategy was successfully optimized. beta/gamma-Peptides incorporating trans-ACBC and GABA, the latter being the gamma-amino acid component devoid of any constraint, were then synthesised. Experimental and theoretical investigations of their solution-state folding behaviour revealed an unprecedented 9/8-ribbon foldamer structure that adopts curved shapes governed by a combined configuration-conformation code. Additional constraints on the gamma-amino acid component were then considered and beta/gamma-peptides incorporating trans-ACBC and gamma4-amino acids were synthesised. Experimental and theoretical investigations of these beta/gamma-peptides in solution unveiled a preference for 13-helix folding behaviour, which increased commensurately with the peptide chain length; robust 13-helices were stabilised by a minimum of five intramolecular hydrogen bonds. In the last part of this thesis, molecular modelling was used to design helical alpha/beta/gamma-peptides intended to reproduce as closely as possible the hot-spot residues of the known alpha-helical peptide sequence p53(15-31). These peptides were synthesised and their predicted helical folding was verified experimentally along with their resistance to proteolytic enzymes. The alpha/beta/gamma-peptides were tested as inhibitors of the p53/hDM2 interaction. One peptide was found to behave as potent inhibitor and to bind to the native peptide binding pocket of the hDM2 protein, providing a successful proof of concept of the alpha-helix mimetic design strategy.