Cette thèse présente une nouvelle méthode pour accomplir la réaction de Mallory en utilisant la lumière visible. Pour atteindre ce but, la chimie photorédox qui s'est développée ces dernières années permettra une utilisation efficace de la lumière visible. De plus, la chimie en flux continu sera utilisé afin d'augmenter la surface irradiée du mélange réactionnel. Au cours de ces travaux, une nouvelle méthodologie photochimique utilisant un photocatalyseur de cuivre avec la lumière visible a été efficace pour la synthèse du 5hélicène. Un mécanisme de désactivation oxydante est proposé pour cette réaction. Par ailleurs, cette nouvelle méthodologie a été utilisée pour la synthèse d'un dérivé du 5hélicène et d'un 4hélicène-pyrène hybride. Par la suite, la méthodologie photochimique utilisant un photocatalyseur de cuivre avec la lumière visible a servi à la synthèse de divers carbazoles substitués au niveau de l'azote par des groupements aryles et alkyles. Au cours de cette synthèse, la réaction a révélé un problème de régiosélectivité. Ce dernier a été étudié par la synthèse de nouvelles triarylamines. Finalement, il a été découvert que l'utilisation d'un photocatalyseur de fer peut remplacer le photocatalyseur de cuivre en utilisant l'oxygène comme oxydant pour la synthèse de 9-phénylcarbazole. / This thesis presents a new method to perform the Mallory reaction by using visible light. To achieve this goal, photoredox chemistry which has emerged recently, was used to effect efficient use of visible light. Moreover, continuous flow chemistry was used to increase the irradiated reaction mixture surface. During this work, a new photochemical method using a copper photocatalyst and visible light proved efficient for the synthesis of 5helicene. An oxidative quenching mechanism was proposed for this transformation. Also, this new method was used for the synthesis of a 5helicene derivative and a 4helicene-pyrene hybrid. The photochemical method featuring a copper photocatalyst with visible light was used next for the synthesis of various carbazoles substituted by alkyl and aryl groups at the nitrogen position. During this synthesis, the reaction exhibited a regioselective issue that was further studied in the synthesis of new triarylamines. Finally, it was discovered that an iron photocatalyst can replace the copper photocatalyst by using oxygen as the oxidant in the synthesis of 9-phenylcarbazole.

Les glycosides sont reconnus pour leur potentiel pharmaceutique tels que les antibiotiques, les agents anticancéreux et antiviraux. Ils sont impliqués dans plusieurs processus biologiques entre autres la reconnaissance cellulaire, l’inflammation, la réponse immunitaire, la croissance, le transport cellulaire, l’adhésion cellulaire et les groupes sanguin. Notre groupe excelle dans la glycosidation stéréocontrôlée avec un minimum de protection suivant le concept d’activation à distance d’aglycones hétérocycliques anomériques. La présence d’une quantité sous stoechiométrique d’acide de Lewis, les (2-pyridyl)-β-D-glycosides déprotégés sont d’excellents donneurs permettant de haute sélectivité pour l’anomère- α-D de glycosides simples et complexes. Inversement, (2-pyridyl)-α-D-glycosides donnent les β-D-glycosides avec de bonne sélectivité. Des exemples de formation stéréocontrôlée de glycosides sont présentés dans cette thèse avec des accepteurs tels que les phénols, les stéroïdes, les terpènes et les acides hydroxyaminés. Cette méthodologie de glycosidation a été appliquée sur support solide. / Glycosides are well-known to be components of important antibiotics, anticancer agents and antiviral drugs. They are also involved in many biologically relevant processes such as cell-cell recognition, inflammation, immunity, cell transport, cell adhesion, and as determinants of blood group types. Our group has championed stereocontolled methods of glycoside synthesis with minimal donor protection using the concept of remote activation of anomeric heterocyclic aglycones. In the presence of sub-stoichiometric amounts of Lewis acids, unsubstituted beta-D-pyridyl glycosides are excellent donors affording simple and complex glycosides usually with high alpha-anomeric selectivity. Conversely, alpha-D-pyridyl glycosides give the inverted beta-glycosides with equally good selectivity. Examples of stereocontrolled glycoside synthesis with acceptor molecules include among others, phenols, steroids, terpenes, and hydroxyamino acids. Applications to glycoside synthesis on solid support have been pursued with promising results.

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès. / This master thesis describes various strategies towards the total synthesis of (+)- and (-)-hodgsonox, a tricyclic sesquiterpene containing a diallylic ether functionality fused into a tetrahydropyran ring. The first synthetic approach involved the formation of the fivemembered ring followed by the formation of the tetrahydropyran moiety. The second approach consisted in the synthesis of both carbon cycles in a single stage. In the first part, is described the synthesis of an acyclic precursor to assemble the fivemembered ring via a ring-closing metathesis reaction. This approach proved unsuccessful and was not pursued. In the second part, is reported a Pauson-Khand cyclization to produce the bicyclic compound. The Pauson-Khand precursor was synthesized in 9 steps (30% overall yield) from diethyl tartarate. The cyclization was successful, but the isopropyl moiety could not be introduced. A former Lebel’s PhD student, Lise Brethous had also worked on the total synthesis of hodgsonox. She established that the 5-membered ring could be prepared from a-acetyl gbutyrolactone and observed the formation of the tetrahydropyran moiety via an OH-insertion reaction with a diazo intermediate. In the last part of this master thesis, some steps from Brethous’s approach were optimized. Unsuccessful attempts to tackle the last steps of the synthesis are also described.

Ce mémoire décrit des réactions pallado-catalysées de Heck déshydrogénantes d'hétéroarènes pouvant être dérivés de la biomasse avec des alcènes riches en électrons tels que les styrènes. Le premier chapitre, présente une méthodologie permettant le couplage croisé de Heck désydrogénant de furanes et thiophènes avec des styrènes dans des conditions douces et discute de l'influence de l'agent oxydant sur l'activité du catalyseur. Le second chapitre est consacré à l'étude mécanistique par SM-IES de réactions de Heck déshydrogénantes de furanes avec des acrylates en présence de benzoquinone comme agent oxydant et de DMSO comme solvant. La présentation d'une nouvelle méthodologie pour les réactions de Heck déshydrogénantes d'hétérocyles avec des styrènes dans des conditions aérobies et l'explication de l'effet négatif de co-oxydants métalliques représentent le dernier chapitre. / This thesis describes Pd-catalyzed dehydrogenative Heck reactions of heteroarenes that could be derived from the biomass with electron-rich alkenes such as styrenes. The first chapter presents a new methodology enabling cross coupling dehydrogenative Heck Reactions of furans and thiophenes with styrenes under Mild conditions and discusses the Influence of the oxidizing agent on the reaction rate. The second chapter focuses on ESI-MS studies of the dehydrogenative Heck reactions of furans with acrylates using benzoquinone as reoxidant and DMSO as solvent. The presentation of a new methodology for aerobic dehydrogenative Heck reactions of heterocycles with styrenes and the explanation about the negative effect of metallic co-oxidants represent the third chapter.

La spéciophylline (ou Uncarine D) est une molécule extraite d’une plante africaine endémique Mitragyna inermis qui présente une activité antipaludique contre la souche chloroquinorésistante W2 de Plasmodium falciparum, un des parasites responsables du paludisme. Son mode d’action est encore inconnu et des quantités plus importantes de produit naturel sont nécessaires pour poursuivre les études d’activité biologiques. Ces quantités ne peuvent être fournies par extraction des feuilles de Mitragyna inermis. Les objectifs de ce travail ont été d’établir une méthodologie de synthèse énantiosélective du motif spiranique de la spéciophylline pour en réaliser la synthèse totale, d’étudier l’activité antiplasmodiale de sous-structures afin de déterminer le pharmacophore de la spéciophylline et de fournir des quantités suffisantes de spéciophylline pour continuer l’étude du mode d’action de cette molécule. / Speciophyllin (or Uncarine D) is a natural product extracted from the endemic African plant Mitragyna inermis. It is active against Plasmodium falciparum’s chloroquine-resistant strain W2 which is one of the malaria responsible parasites. Speciophyllin’s action pathway remains unknown and more important amounts that cannot be provided by plant extraction are required to go on with the biologic activity studies. The aims of this work were to develop an enantioselective synthetic methodology to access speciophyllin’s spiranic core to be able to achieve its total synthesis. Through substructures synthesis and antiplasmodial activity evaluation we could study speciophyllin’s pharmacophore.

Il est possible d'isoler, parmi les tentatives de définition du vivant, deux traditions concurrentes : l'une a fait de la reproduction le propre du vivant, tandis que l'autre a vu dans la nutrition puis le métabolisme (le processus matériel par lequel un organisme se maintient en transformant une matière étrangère en substance vivante) une propriété essentielle et un critère d'unification de toutes les formes vivantes. Or, le second terme de cette polarité se subdivise à son tour en un mouvement permanent d'oppositions qui semble caractériser la vie comme « tourbillon » incessant, circulation ininterrompue ou flux constant de matière entre l'intérieur et l'extérieur, les corps et leur environnement. C’est à explorer les mutations conceptuelles internes à cette seconde tradition, la nutrition et le métabolisme, que le présent travail est consacré. Comment le métabolisme s'est-il constitué en problème pour la biologie ? Cette thèse propose une analyse généalogique du concept de métabolisme compris à la fois comme pont reliant la spécificité vitale des organismes à leur.; conditions chimiques d'existence, et comme schème à travers lequel l'autoproduction et le maintien de l'identité biologique ont pu être appréhendés dans une perspective naturaliste. Cette thèse propose une histoire des développements d'une théorie matérielle, chimique, de la vie, et montre, dans le même mouvement, comment l'élaboration d'un « espace épistémique » autour du concept de métabolisme a progressivement permis de redéfinir les contours sous lesquels la question de l'identité biologique été saisie depuis. / It is possible to isolate, among the attempts to define living organisms, two competing traditions: one has made reproduction the proper of living organisms, while the other has seen in nutrition and then metabolism (the material process by which an organism maintains itself by transforming a foreign matter into a living substance) an essential property and a criterion for the unification of ail living forms. However, the second term of this polarity is in tum subdivided into a pem1anent movement of oppositions that seems to characterize life as an incessant "whirlwind", an uninterrupted circulation or constant flow of matter between the inside and the outside, the bodies and their environment. This work is devoted to exploring the conceptual changes within this second tradition, nutrition and metabolism. How did metabolism become a problem for biology? This thesis proposes a genealogical analysis of the concept of metabolism understood both as a bridge linking the vital specificity of organisms to their chemical conditions of existence, and as a scheme through which self-production and the maintenance of biological identity could be approached from a naturalistic perspective. This thesis proposes a history of the developments of a material, chemical and life theory and shows, in the same movement, how the elaboration of an "epistemic space" around the concept of metabolism has gradually made it possible to redefine the contours under which the question of biological identity has since been addressed.

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La chimie organique est souvent reconnue comme une discipline difficile à enseigner et à apprendre : par exemple les étudiants privilégient la mémorisation seule au détriment de raisonnements articulant les modèles de la réactivité chimique. Notre recherche avait pour objectif de produire des connaissances utiles à l’amélioration de l’enseignement et de l’apprentissage de la chimie organique lors des deux premières années de l’enseignement supérieur. Nous avons centré nos travaux sur les effets de la structuration actuelle de cet enseignement (afin d’envisager sa modification tout en conservant le même contenu disciplinaire), sur les enseignements de la synthèse organique, des modèles et des mécanismes réactionnels ainsi que sur l’activité des enseignants de chimie organique.Trois études ont été menées. La première étude avait pour objectif de déterminer si les étudiants pouvaient raisonner en utilisant les modèles plutôt que mémoriser-restituer : nous avons analysé les tâches soumises aux étudiants lors des examens ou concours, avant d’inférer les stratégies de leur résolution sous l’éclairage d’une analyse du fonctionnement des modèles ; nous avons étudié la pertinence de la structuration des programmes d’enseignement et des livres de chimie organique. La deuxième étude a consisté en l’analyse des pratiques déclarées de neuf enseignants de chimie organique pour interpréter leur activité. Les résultats obtenus jusqu’alors nous ont permis de concevoir une première version d’un instrument didactique à destination des enseignants. Cet instrument a été testé lors de la dernière étude auprès de quatre binômes d’enseignants placés en simulation de préparation de cours. Nos résultats mettent en évidence que les tâches soumises aux étudiants et la structuration par fonction actuellement en place, incitent les étudiants à mettre en oeuvre une stratégie de mémorisation-restitution au détriment d’une stratégie de modélisation. Nous proposons par exemple de restructurer globalement les contenus par modélisation croissante autour des questions du chimiste organicien, l’utilisation d’une base de données (« réactiothèque ») ou la mise en oeuvre d’enseignements de la modélisation et de la synthèse organique dès les premières années. Les enseignants semblent contraints par les prescriptions institutionnelles en vigueur et leur genre professionnel ; il leur manquerait aussi des PCK (Pedagogical Content Knowledge) sur la modélisation, la synthèse organique dès les premières années, et la gestion des phases de conclusion. Les enseignants se montrent partagés vis-à-vis de l’instrument didactique, ils sont cependant parvenus à mettre en oeuvre certains aspects en adaptant leur activité et en nous permettant d’envisager l’amélioration future de l’instrument / Organic chemistry is often considered as a difficult subject to teach and to learn. Students tend to see memorisation as a priority, and this is detrimental to developing reasoning in relation to models of chemical reactivity. The aim of our research was to provide knowledge that would be useful to improve the teaching and learning of organic chemistry in the first two years of a higher education course. We focussed our study on 1/ the effects of the way this teaching is currently structured : we wanted to determine how far this could be modified without altering the content, 2/ the different ways of teaching organic synthesis, reaction models and mechanisms and 3/ organic chemistry teachers at work. Three studies were carried out. The first one aimed to determine whether students were able to reason by using the models, rather than merely memorizing and reciting. The tasks given to students in higher education evaluations and national teaching exams were analysed, and then we inferred the strategies used by students to resolve problems by analyzing of the way the models work. We also studied the relevance of the way the teaching syllabus and organic chemistry books were structured. In our second study we analyzed the way 9 organic chemistry teachers claim to teach in order to interpret the way they work. Our findings then enabled us to design a first version of an educational tool for teachers. This tool was tested during our third study which involved four pairs of teachers who were asked to simulate the planning of a lesson in class. Our results highlight the fact that the tasks given to the students and the structuring of teaching by functional groups which is currently prevalent encourage students to use memorizing and reciting strategies rather than using modelling strategies. We suggest for example an overall restructuring of contents by increased modelling around the questions raised by organic chemists. We also propose that a data base - which we have chosen to call a ‘réactiothèque’ (catalogue of reactions) - should be used, and that modelling or organic synthesis should be taught in the early years of higher education courses. Teachers seem to be limited by the constraints of current institutional prescriptions and by their professional genre. They also lack Pedagogical Content Knowledge of modelling and organic synthesis in these early years, as well as PCK of the management of conclusion phases. Teachers were in two minds about the value of this educational tool. However they did manage to implement some aspects by adapting their practices to this tool, thereby enabling us to consider future improvements possible

La réaction de macrocyclisation par métathèse est une réaction clé en synthèse organique et qui comporte de nombreux défis. Les méthodes traditionnelles de macrocyclisation impliquent par exemple la haute dilution du mélange réactionnel et l’emploie d’une pompe seringue. Dans cette thèse de doctorat, une méthode qui évite l’emploi des techniques de haute dilution a été développée. Cette méthode a été appliquée à la synthèse de cyclophanes macrocycliques. De plus, la synthèse totale de la néomarchantine A, un macrocycle bisbibenzylique, a été réalisée en 12 étapes à partir de produits commercialement disponibles avec un couplage d’Ullmann, un couplage de Wittig et une macrocyclisation par métathèse comme réactions clés. La chimie en débit continu, une méthode facilement applicable en milieu industriel, a été explorée. Cette technologie a été appliquée à l’étape clé de macrocyclisation par métathèse pour la synthèse de la néomarchantine A ainsi que pour la synthèse d’un musc macrocyclique breveté par la compagnie « International Flavors and Fragrances (IFF) ». / The macrocyclic metathesis reaction is a key reaction in organic synthesis and possesses numerous challenges. Traditional methods typically involve high dilution conditions and the use of a syringe pump. In this doctoral thesis, a method that avoids the use of dilution technics has been developed. This method has been applied to the synthesis of macrocyclic cyclophanes. Furthermore, total synthesis of neomarchantin A, a bisbibenzyl macrocycle, has been done in 12 steps from commercially available reagents with an Ullmann coupling, a Wittig coupling and a macrocyclic metathesis reaction as key steps. Continuous flow chemistry, a method easily applicable in an industrial setting, has been explored. This technology was applied to the key macrocyclization step of the neomarchantin A and for the synthesis of a macrocyclic musk patented by International Flavors and Fragrances (IFF).