L'objectif de ce travail est de développer un système catalytique hétérogène pour l'époxydation en utilisant directement O2 de l'air plutôt que H2O2 commercial. La stratégie adoptée a été de coupler la production in situ de H2O2, catalysée par la glucose oxydase (GOx), avec un catalyseur à base de Ti. La GOx a été immobilisée de manière covalente sur une mousse silicique mesocellulaire (MCF) amino-fonctionnalisée puis la stabilité thermique et aux solvants organiques de MCF-NH2-GOx a été étudiée. L'approche visant à ancrer Ti puis la GOx sur le même support n’a pas abouti à un catalyseur tandem efficace du fait d'un recouvrement de Ti par –NH2. L’hydrophilie de MCF apparaît, de plus, défavoriser l'oxydation d'alcènes organosolubles. Une option a consisté à utiliser la zéolithe TS-1 hydrophobe et réputée fonctionner en milieu aqueux mais dont les micropores ne peuvent loger la GOx. Cette dernière, associée à MCF-NH2-GOx en mélange mécanique, s’est montrée performante pour l'oxydation du cyclohexène dans MeOH/tampon acétate 50:50 à 35°C (rendement de 50% en époxyde et ses dérivés). D’encore meilleurs résultats ont été obtenus pour le prop-2-ène-1-ol en milieu aqueux à 40°C (rendement de 87% en glycérol). L’attaque basique de TS-1 crée une porosité suffisante pour loger la GOx, mais endommage son activité. En revanche, le recouvrement de MCF par un film de TS-1 a eu un effet bénéfique sur l’oxydation du prop-2-ène-1-ol dans l’eau par H2O2. Enfin, la porphyrine Mn-TCPP s’est montrée efficace comme catalyseur d'oxydation en tandem avec la GOx en solution mais, en cas d’immobilisation sur le support silicique MCF, la formation d’un précipité inhibe son activité. / The objective of this work was to develop an heterogeneous catalyst system supplied by dioxygen, rather than commercial H2O2, in order to carry out epoxidation reactions. Our strategy was to couple the in situ production of H2O2, catalyzed by glucose oxidase (GOx), with a Ti-based catalyst. The enzyme was covalently grafted onto a silicic mesocellular foam (MCF) functionalized by aminopropyle groups, then the thermal stability and behavior in organic solvents of the resulting material were investigated. The approach aiming at anchoring Ti, then GOx on the same support did not result in an effective tandem catalyst because of a too high –NH2 surface coverage. Hydrophilicity of MCF makes the oxidation of organosoluble alkenes unefficient. An alternative approach consisted in using the hydrophobic TS-1 zeolite known to operate in aqueous medium but whose micropores do not allow GOx hosting. However, TS-1 combined in a mechanical mixture with GOX immobilized on MCF turned out to be effective for the oxidation of cyclohexene in MeOH/acetate buffer 50:50 at 35°C (50% yield of epoxide and its derivatives). Even better performances were obtained for prop-2-ene-1-ol oxidation in aqueous medium at 40°C (87 % yield of glycerol). The basic attack of TS-1 has created mesoporosity to host GOx but damaged active Ti sites. On the other hand, TS-1 coated MCF appeared to be a good option having a beneficial effect on the oxidation of prop-2-en-1-ol in water by H2O2. Finally, a manganese porphyrin, Mn-TCPP, was also tested successfully as alkene oxidation catalyst in combination with GOx but, in case of immobilization, the presence of the silicate support lead to a deactivated catalyst.

Aujourd'hui, la majorité des plastiques de commodité est issue de ressources fossiles. Ces ressources sont limitées et un certain nombre d'études prédisent l'épuisement des gisements dans quelques siècles avec un pic de consommation dans les dix prochaines années. Dans ce contexte, la biomasse représente une ressource abondante pour la synthèse de bio-matériaux. Nous reportons ici une nouvelle stratégie de synthèse de polyesters alternés à partir de ressources renouvelables, basée sur la synthèse tandem. Des complexes organométalliques disponibles commercialement ont montré leur activité catalytique dans la cyclisation de diacides carboxyliques en anhydrides cycliques puis dans la copolymérisation de ces anhydrides avec des époxydes. Cette méthode facile à mettre en oeuvre est une stratégie innovante pour la production de nouveaux polyesters biodégradables.

La tuberculose est une maladie causant encore aujourd'hui plus d'un million de mort chaque année. De nouvelles solutions vaccinales sont nécessaires pour enrayer cette épidémie. Les sulfoglycolipides, trouvés chez Mycobacterium tuberculosis, se sont révélés capables d'activer le système immunitaire et pourraient ainsi représenter une solution thérapeutique intéressante dans la création d'un nouveau vaccin. Dans ce cadre, nous avons souhaités élaborer de nouveaux analogues de sulfoglycolipides. Pour cela, nous avons employé une méthode de protection régiosélective par catalyse tandem au chlorure de fer(III) hexahydrate précédemment développée au laboratoire pour préparer les cœurs glycosidiques des différents mimes. La méthode d'alkylation asymétrique développée par Myers a également été utilisée pour la préparation des acides polydéoxypropionates portés par les différents analogues. / Tuberculosis is still responsible for more than one million deaths each year. New therapeutic solutions are needed to fight this disease. Sulfoglycolipids, found in Mycobacterium tuberculosis's cell wall, seem to be able to activate immune system and could represent an interesting therapeutic solution for the development of a new vaccine. In this context, we wished to elaborate new sulfoglycolipid analogues. For the synthesis of the glycoside moieties of these analogues, we have used a tandem regioselective protection catalyzed by iron(III) chloride, previously developed in our laboratory. Myers's asymmetric alkylation has also been used for the synthesis of polydéoxypropionate chains.

L’accès par voie chimique à des oligosaccharides nécessite souvent le recours à de nombreuses étapes de protection-déprotection. Au cours de ce projet de thèse, une méthodologie pour la protection régiosélective et orthogonale des fonctions alcool de disaccharides dérivant de la biomasse a tout d’abord été développée. Les glycopyranosides protégés ont été préparés par catalyse tandem au FeCl3∙6H2O en réalisant dans le même pot des réactions d’acétalation, d’éthérification réductrice, d’acétylation et/ou d’ouverture réductrice régiosélective d’acétals. Dans un second temps, une stratégie de synthèse flexible, rapide et performante pour accéder à des sulfoglycolipides diacylés et tétraacylés comportant un cœur tréhalose a été mise au point. Ces molécules sont produites par Mycobacterium tuberculosis, l’agent pathogène responsable de la tuberculose, et les sulfoglycolipides diacylés pourraient permettre l’élaboration d’un nouveau vaccin contre cette maladie. Des sulfoglycolipides diacylés et tétraacylés comportant des chaînes monométhylées chirales ont été obtenus. Les précurseurs des acides gras chiraux utilisés au cours de la synthèse ont été analysés par spectroscopie RMN du deutérium en abondance naturelle dans des cristaux liquides chiraux. / The synthesis of oligosaccharides often requires long sequences of protection-deprotection steps. For a rapid access to suitably protected glycopyranosides, we have developed a one-pot regioselective protection strategy based on FeCl3∙6H2O-tandem catalyzed reactions (acetalation, acetylation, reductive etherification, regioselective ring opening of acetal). This procedure was applied to persilylated disaccharides derived from biomass. This methodology allowed the development of a fast, efficient and flexible access to diacylated and tetraacylated sulfoglycolipids based on a trehalose core. These molecules are found in the cell wall of Mycobacterium tuberculosis and the diacylated sulfoglycolipids appear to be promising candidates for the development of a new tuberculosis vaccine. Synthetics diacylated and tetraacylated sulfoglycolipids bearing chiral monomethylated fatty chains were produced. The chiral fatty-acid precursors, used in the procedure, were synthetized and analyzed by NMR spectroscopy of natural abundance deuterium in chiral liquid crystals.