Ce travail de thèse porte dans une première partie sur le développement d'une réaction de type Reformatsky asymétrique appliquée à la synthèse de motifs " 2-méthyl-1,3-aminoalcools " syn, syn et syn, anti. Cette réaction met à l'honneur la chimie des sulfoxydes chiraux dont la présence sur le substrat permet de construire trois centres asymétriques contigus. En effet, dans une première étape, une réaction de type Reformatsy entre un précurseur chiral, un γ-bromo-β-cétosulfoxyde et différentes imines permet de former les deux premiers centres asymétriques. La sélectivité favorise de composé syn. Cette réaction est très sélective avec des sélectivités syn/anti allant jusqu'à 100/0. Ensuite, une réduction diastéréosélective des β-cétosulfoxydes obtenus à l'issue de la réaction de Reformatsky permet de former le troisième centre asymétrique avec une diastéréosélectivité totale. Ainsi, l'utilisation du DIBAL-H seul permet d'obtenir l'aminoalcool 1,3-syn alors que l'utilisation du système DIBAL-H/Yb(OTf)3 permet d'accéder à l'aminoalcool 1,3-anti avec dans les deux cas une diastéréosélectivité totale pour cette étape de réduction.Dans une deuxième partie, ce travail de thèse présente des avancées vers la synthèse totale du (+)-triènomycinol, une molécule naturelle à forte activité cytotoxique. Il s'agit d'un macrolactame à 21 chaînons comportant une partie triènique, une liaison peptidique, une stéréotriade syn, anti et un centre asymétrique isolé. La stratégie proposée consiste à construire tous les centres asymétriques en utilisant la chimie des sulfoxydes chiraux. En effet, la stéréotriade a été construite en utilisant la réaction dévloppée dans la première partie, à savoir une réaction de type Reformatsky asymétrique couplée à une réduction diastéréosélective à l'aide du système DIBAL-H/Yb(OTf)3. Le centre stéréogène isolé a lui aussi été construit grâce à la chimie des sulfoxydes chiraux, par réduction diastéréosélective d'un β-cétosulfoxyde à l'aide de DIBAL-H. Cette molécule a été découpée en deux fragments, un fragments " ouest " et un fragment " est " qui ont été couplés. De nombreuses étapes ont au préalable été mises au point sur un composé modèle. Par manque de temps et de matière, la synthèse totale du (+)-triènomycinol n'a pu être achevée.

Les amphidinols sont une nouvelle classe de molécules naturelles de type polycétide dont l'amphidinol-3 est la seule molécule possédant sa structure entièrement établie. L'amphidinol-3 exhibe les meilleures activités biologiques de cette famille, principalement antifongique ethémolytique. La synthèse du fragment C17-C30 a été le premier objectif de ces travaux de thèse. Cette synthèse est basée sur l'utilisation du para-tolylsulfoxyde comme auxiliaire de chiralité et d'un bromoallylsilane comme corps central. Tous les centres asymétriques sont contrôlés avec de très hauts rapports diastéréomériques à l'exception de la configuration du méthyle en C23. La non-maîtrise de ce centre, ainsi que des difficultés probables de couplage nous ont obligés à repenser notre stratégie. Suite au changement rétrosynthétique, la synthèse du fragment C13-C29 a été réalisée. L'étape clef de cette voie synthétique est alors le couplage entre l'anion lithié d'un dérivé de 1,3-dithiane avec un aldéhyde α-branché. Après de nombreux ajustements de groupements protecteurs, le fragment C13-C29 est obtenu avec tous ses centres asymétriques maîtrisés.

Depuis une trentaine d'année, l'obtention de composés chiraux énantiopurs tient un rôle prépondérant dans la synthèse de molécules biologiquement actives, tout particulièrement dans les domaines de la pharmacie de l'agrochimie et de la parfumerie. Cet engouement pour la synthèse énantiosélective a conduit à la mise au point de multiples ligands chiraux et notamment les diphosphines chirales par atropoisomérie initiées par les travaux de Noyori et Takaya. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de nouveaux ligands hétérocycliques bidents et chiraux par atropoisomérie par des voies de synthèse originale où une double construction des hétérocycles sera mise en œuvre dans l'étape clé. En parallèle, nous avons aussi développé une approche de synthèse permettant l'obtention de mono et bis phosphonates atropochiraux utilisant des allènes comme précurseurs de la synthèse. / Atropisomeric diphosphine ligands play a crucial role in the synthesis of enantiopur molecules, particularly in pharmaceutical, agrochemical and flavors industries. Growing demand in asymmetric synthesis, impose to develop news ligands by rapid, economic and effective strategies of synthesis. This optically pure ligand was combined with multiples transition metal to form catalyst what will have used wide variety of entioselective reaction type.Over the past few years, a new family of ligands has emerged, possessing biheterocyclic skeleton and thus allowing the introduction of different steric and electronic interactions. We will report a efficient syntheses of the new atropisomeric five-membered heterocyclic diphosphines with original strategy of synthesis whose the main stages consist in a double heterocyclic construction. In the second part, we will develop an approach permitting to obtain atropochiral phosphonates with a similar strategy of synthesis from allenylphosphine oxides or allenylphosphonates as precursors.

Ce manuscrit présente le développement de nouvelles réactions énantiosélectives d’addition-carbocyclisation en cascade initiées par des acides boroniques pour la formation d’hétérocycles azotés chiraux. Les premiers travaux ont permis d’accéder à des pyrrolidines et des pipéridines énantioenrichies à partir d’énynes-1,6 et -1,7 possédant un alcyne en tant que point d’entrée et un ester α,β-insaturé comme seconde fonction électrophile. Une seconde réaction d’addition-carbocyclisation de céto-esters a également été mise au point pour conduire à des pipéridines chirales possédant trois centres stéréogènes contigus avec de très bonnes énantiosélectivités et diastéréosélectivités. Dans ces réactions asymétriques, les diènes chiraux ont été les ligands les plus adaptés permettant l’obtention d’énantiosélectivités élevées. Dans ce contexte, une nouvelle voie d’accès aux diènes chiraux monosubstitués de type Ar-MSBod utilisés pour la première réaction a été développée. / This manuscript presents the development of new asymmetric addition-carbocyclisation cascade reactions initiated by boronic acids for the formation of chiral N-heterocycles. Early works provided access to chiral pyrrolidines and piperidines from 1,6 and 1,7-enynes possessing an alkyne as the entry point and an α,β-unsaturated ester as a second electrophilic function. A second addition-carbocyclisation reaction of keto esters has also been developed to access polyfunctionnalised chiral piperidines with three contiguous stereogenic centers, with both high enantioselectivities and diastereoselectivities. In these enantioselective reactions, chiral dienes proved to be the most suitable class of ligands to achieve high enantioselectivities. In this context, a new route was developed to access chiral monosubstituted diene type Ar-MSBod, previously used in the first methodology.

Les réactions permettant la création de liaisons carbone-carbone sont des outils essentiels dans le domaine de la synthèse organique. Elles permettent d'accéder à des structures de plus en plus complexes. Cependant le contrôle de ces réactions en utilisant des partenaires hautement fonctionnalisés reste un enjeu majeur.Le développement de nouvelles méthodologies de synthèse basées sur la réactivité des acrylamides chiraux dérivés d'acides aminés est étudié dans ces travaux. Une nouvelle version de la réaction d'alkylation de pyrroles de type Friedel-Crafts a été développée en utilisant le caractère électrophile d'acrylamides chiraux hautement fonctionnalisés. Le pyrrole peut être monoalkylé ou dialkylé de façon sélective conduisant à de nouvelles structures hétérocycliques portant des enchaînements peptidiques pouvant contenir jusqu'à quatre résidus d'acides aminés. Les acrylamides chiraux portant un motif allyltriméthylsilane conjugué ont été utilisés comme nouveaux réactifs permettant des réactions d'allylation hautement diastéréosélectives et chimiospécifiques vis-à-vis d'aldéhydes. L'extension de cette méthodologie aux aldéhydes α- aminés a été réalisée et permet un accès aisé à des structures analogues des acides γ-aminés. / Reactions allowing carbon-carbon bond creation are essential tools in the field of organic synthesis. These reactions are used to access to more and more complex structures. However their control in the case of highly functionnalized partners is still a serious concern.Development of new methodologies based on the reactivity of aminoacid derivating chiral acrylamides is reported. A new version of pyrrole alkylation reaction was developed using the electrophilic behaviour of highly functionnalized chiral acrylamides. Pyrrole can be selectivly monoalkylated or dialkylated leading to new heterocyclic structures bearing peptidic sequences containing up to four aminoacids residues. Chiral acrylamides bearing a conjuguated allyltrimethylsilane moiety have been used as new reagent in highly diastereoselective and chemospecific towards aldehydes allylation reactions. This methodology was extended to α-aminoaldehydes allowing easy access to γ-aminoacidsanalogues.

Les sécoiridoïdes sont des monoterpènes hautement fonctionnalisés utilisés comme matières premières chirales renouvelables en hémisynthèse, lorsqu’ils sont abondants au sein des végétaux. Un nouveau procédé vert d’extraction aqueuse et de purification utilisant des résines et la chromatographie de partage centrifuge a permis l’isolement de plus de 100 g d’oleuropéine des feuilles d’Olea europaea et d’une douzaine de grammes de sécologanoside et de sweroside des feuilles de Lonicera tatarica. L’ouverture de la lactone du perpivaloylsweroside a été effectuée en milieu organique apolaire par le TMSONa. Cette réaction a été étendue à 8 lactones commerciales et 5 lactones de sécoiridoïdes. Une approche mécanistique de cette nouvelle réaction a été établie sur la γ-butyrolactone à l’aide d’une étude cinétique. Cette réaction a été utilisée pour la conversion du sweroside en sécologanoside en quatre étapes. Cette approche séquentielle a été appliquée avec succès sur les dérivés du sweroside. Quatre nouveaux analogues du sécologanoside et 9 synthons chiraux originaux ont ainsi été isolés. De plus l’étude de la réactivité de l’oleuropéine a permis l’obtention de 4 nouveaux synthons et un analogue isomérique du sécologanoside. Ces analogues de sécologanoside sont précurseurs de nouveaux alcaloïdes indolo-monoterpèniques. Enfin la double liaison exocyclique du sweroside a pu être sélectivement ozonolysée et épimérisée pour conduire à la formation d’un synthon clé pour la synthèse de diterpènes cytotoxiques marins de types xénicanes. / Secoiridoids are highly functionalized monoterpenes and can be used as renewable raw materials in semi-synthesis when they are abundant in plants. A new green process of water extraction and purification by resins or centrifugal partition chromatography allowed the isolation of more than 100 g of oleuropein from Olea europaea leaves and a dozen of grams of secologanin and sweroside from Lonicera tatarica leaves.The lactone ring opening of perpivaloylsweroside was achieved in apolar solvents by TMSONa. The scope of this reaction was extended to 8 commercial lactones and 5 secoiridoid lactones. A mechanistic approach of this new reaction on γ-butyrolactone was established by kinetic studies. This reaction was used for the conversion of perpivaloylsweroside into secologanin, in four steps. This approach was successfully applied on sweroside derivatives. Four enantiopure secologanin analogs and 9 chiral synthons were isolated. Furthermore the reactivity study of oleuropein afforded 3 new synthons and one isomeric analog of secologanin. These secologanin analogs are synthetic precursors of new indolo-monoterpenic alkaloids. Finally the exocyclic double bond of sweroside was selectively ozonolyzed and epimerized to yield a key synthon for the synthesis of cytotoxic marine diterpenes xenicans.

Les sophorolipides, appartenant à la famille des glycolipides produits par voie microbienne à l'échelle industrielle, possèdent un groupement COOH sensible au pH qui leur confèrent des propriétés d'auto-assemblage uniques. Dans ce travail, nous avons étudié deux variantes de cette molécules, une avec une chaîne alkyle saturée (C18:0 SL) et une avec des groupes acétyles sur la partie sucrée (C18:1a SL). Le C18:0 forme des rubans chiraux à pH < 7.5 que nous avons caractérisés avec des techniques de cryo microscopie, diffusion de la lumière, des neutrons et des rayons-X et de la RMN solide. Le composé mono-insaturé C18:1cis, étudié dans la littérature, s'auto-organise en micelles et ellipsoïdes sous les mêmes conditions que le C18:0 forme des rubans. A pH basique, la charge négative sur le COOH conduit à la formation de plaquettes pour les deux SL, C18:0 et C18:1cis. La molécule acétylée, C18:1a, ressemble dans son comportement au C18:1cis et forme des ellipsoïdes dont la longueur peut être modifiée avec le pH. Finalement, nous avons étudié l'effet du C18:0 sur la prolifération de cellules fibroblastes, pour une éventuelle application dans la cicatrisation de la peau. / Sophorolipids (SL), a family of industrially-scaled bolaform microbial glycolipids, possess a pH-sensitive COOH group and are expected to exhibit a unique self-assembly behavior. In this work, we have studied 2 different types of this molecule, whose chemical structure has been modified on the alkyl chain (leading to the saturated C18:0 SL) and on the sophorose moiety (leading to the acetylated C18:1a SL). The C18:0 SL forms chiral nanofibers only at pH below 7.5 and we have characterized them with powerful techniques such as cryo-TEM, light, neutron and X-Ray scattering and solid state NMR. Interestingly, the mono-unsaturated compound (C18:1cis) self-organizes into micelles and ellipsoids under the same conditions (pH < 7.5), as reported in the literature. At basic pH, the negative charge on the COOH group drives the self-assembly towards platelet-like objects for both, C18:0 and C18:1cis SL. The acetylated compound C18:1a resembles the C18:1cis SL and forms ellipsoids, whose length can be triggered with the pH. Finally, we have investigated cell viability tests of C18:0 SL to human cells (fibroblasts) in vitro for potential wound healing applications of this biosurfactant.

Au cours de ce travail de doctorat, nous avons d'abord étudié un aspect fondamental de la chiralité au niveau moléculaire visant à observer des différences d'énergie entre deux énantiomères provenant d'effets de violation de la parité (PV). Nous avons en particulier examiné les complexes oxorhénium chiraux dont les deux énantiomères présentent théoriquement des énergies d'absorption infrarouge différentes. Leur propriétés chiroptiques, en particulier leur dichroïsme circulaire vibrationnel (VCD), ont été examinées. D'autres complexes métalliques chiraux comme des complexes de platine portant un carbone asymétrique fluoré ont été préparés. Par ailleurs, nous avons étudié la chiralité hélicoïdale provenant de la fusion en ortho de plusieurs cycles aromatiques. Ainsi, des hélicènes portant des fonctionnalités bi-pyridines ont été synthétisés et ont montré des propriétés photophysiques et chiroptiques intéressantes. La présence d'unité chélatantes de type N^N’ ou N-C nous a permis d'étudier l'influence de la coordination de divers métaux de transition (Re(I) et Pt(II)) sur les propriétés et de concevoir de nouveaux commutateurs chiroptiques acido-basiques. / In this PhD work, we first investigated a fundamental aspect of chirality at the molecular level aiming to determine the parity violation (PV) energy difference between two enantiomers. We focused on chiral oxorhenium complexes for which the two corresponding enantiomers show theoretically different infrared absorption energies. Their chiroptical properties and especially their vibrational circular dichroism (VCD) were examined. Other chiral metal complexes such as platinum complexes bearing an asymmetric fluorinated carbon have also been prepared. Furthermore, we have investigated the helical chirality derived from the skew shape of ortho-fused aromatic ring. Indeed, helicenes bearing 2,2’-bipyridine functionalities were synthesized and they showed interesting photophysical and chiroptical properties. The presence of N^N’ or N-C chelating moieties enabled us to study the coordination effect of different transition metals (Re(I) and Pt(II)) on their properties and to conceive new acid-base triggered chiroptical switches.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La thèse est consacrée à la développement de méthodes efficaces pour la synthèse d'une nouvelle classe d'intrinsèquement chiral calix[4]arènes contenant du phosphore, phosphines et acides phosphoriques avec une certaine disposition mutuelle des groupes fonctionnels sur le bord inférieur du macrocycle, avec un potentiel activité catalytique. La façon optimale fot la synthèse de calix[4]arènes contenant du phosphore par la substitution progressive des hydroxyles phénoliques a été développé afin de concevoir des intrinsèquement chiral calix[4]arènes avec des types de remplacement ABHH et ABCH au bord inférieur du macrocycle. En utilisant ces techniques, la synthèse de la six catalyseurs et efficaces avec chiralité planaire a été réalisée. En utilisant des études de diffraction des rayons X a permis d'étudier la localisation spatiale des groupes fonctionnels. L'utilisation de la réaction de Mitsunobu autorisé à fournir une synthèse de la nouvelle "poche" -comme ligands - calix[4]arènes portant des fragments ferrocényle-phosphines chirales. L'efficacité des nouveaux ligands phosphine synthétisés a été confirmé par l'exemple du modèle de réaction Tsuji-Trost. intéressante dépendance du niveau de sélectivité de la taille du cation de métal de base ajoutée, en raison de l'effet de ligand de chélation du supramoléculaire a été observée. Calix[4]arènes acides phosphoriques a d'abord été appliqués comme organocatalyseurs la série de réactions modèles: aza-Diels-Alder, aza-Mukayiama réaction asymétrique et réaction d'ouverture d'époxydes anneau. Il a été constaté que la plupart des composés synthétisés présentent un degré notable de activitydue catalytique à des caractéristiques de chiralité interne. / The thesis is devoted to the developing of effective methods for the synthesis of new class of inherently chiral phosphorus-containing calix[4]arenes, phosphines and phosphoric acids with a certain mutual arrangement of functional groups on the lower rim of the macrocycle, with potential catalytic activity. The optimal way fot the synthesis of phosphorus-containing calix[4]arenes by the stepwise substitution of the phenolic hydroxyls was developed in order to design inherently chiral calix[4]arenes with ABHH and ABCH replacement types at the lower rim of the macrocycle. By using these techniques, synthesis of six analogues of known and effective catalysts with planar chirality was performed. Using X-ray diffraction studies allowed to investigate spatial location of functional groups. Using of Mitsunobu reaction allowed to provide synthesis of the new "pocket"-like ligands - calix[4]arenes bearing chiral ferrocenyl-phosphines moieties. The effectiveness of the synthesized new phosphine ligands was confirmed by the example of the model Tsuji-Trost reaction. Interesting dependence of the selectivity level on the metal cation size of added base, due to chelation effect of supramolecular ligand was observed. Calix[4]arenes phosphoric acids was first applied as organocatalysts the series of model reactions: aza-Diels-Alder reaction, aza-Mukaiyama asymmetric reaction and epoxides ring opening reaction. It was found that most of the synthesized compounds exhibit a noticeable level of catalytic activitydue to features of internal chirality.