La glycochimie est un domaine qui prend de plus en plus d'expansion en chimie bioorganique et médicinale. Les glucides, étant la classe de biomolécules la plus répandue, sont des composants de plusieurs molécules bioactives naturelles et synthétiques. Ils présentent notamment un intérêt dans l'industrie pharmaceutique, puisqu'ils peuvent améliorer différentes propriétés pharmacocinétiques de certains composés. À ce jour, plus de 170 médicaments approuvés par les différentes organisations de la santé possèdent une unité glucidique dans leur structure. Ces molécules actives biologiquement ont une grande variété d'applications comme agents thérapeutiques : elles peuvent notamment être utilisées comme antibiotique ou encore comme médicament contre plusieurs types de cancers. Parmi ceux-ci, l'étoposide est un dérivé glycosylé semi-synthétique de la podophyllotoxine, un composé naturel isolé des espèces Podophyllum, et est employé pour le traitement de divers cancers. L'utilisation de ces deux molécules comme agents thérapeutiques est compromise par différents facteurs comme leur toxicité, les effets secondaires engendrés et leur faible solubilité dans l'eau. C'est pour ces raisons que plusieurs groupes de recherche travaillent sur le développement de nouveaux analogues du produit naturel qui seraient potentiellement moins toxiques, plus hydrophiles et dont l'activité biologique est améliorée, ou, du moins, non affectée. Ce mémoire présente la synthèse d'un dérivé de la glucosamine comportant un acide carboxylique et une amine dans sa structure. À partir de cette molécule, une nouvelle méthodologie synthétique d'oligosaccharides linéaires portant un groupement alcyne a été développée. Ces derniers ont pu être liés à la podophyllotoxine grâce à une réaction dite réaction click afin de générer de nouveaux dérivés glycoconjugués de la toxine. Les divers analogues obtenus diffèrent par le groupement retrouvé à la position C-2 du glucide terminal. Une voie de synthèse d'oligosaccharides utilisant les principes de couplage peptidique a donc été développée afin d'accéder à une librairie de nouveaux composés potentiellement actifs biologiquement. / There is a growing interest for the use of glycochemistry in the bioorganic and medicinal chemistry fields. Being the most abundant class of biomolecules, carbohydrates are components of various natural and synthetic bioactive products. They are of particular interest in the pharmaceutical industry since they can improve various pharmacokinetic properties of certain compounds. Nowadays, more than 170 commercially available drugs contain a carbohydrate unit in their structure. These biologically active molecules present a wide range of applications as therapeutic agents: they can be used as antibiotics or even as anticancer drugs. Among these, etoposide is a semi-synthetic glycosylated derivative of podophyllotoxin, a naturally occurring product in Podophyllum species, used as treatment of various cancers. The use of etoposide and podophyllotoxin as therapeutic agents is compromised by various problematics such as high toxicity, undesirable side effects and low water solubility. For these reasons, research groups are working on the development of new podophyllotoxin analogues that would potentially be less toxic, more hydrophilic and whose biological activity is either improved, or not affected. This thesis presents the synthesis of a glucosamine derivative bearing both a carboxyl and an amine group in its structure. From this molecule, a new synthetic methodology to access linear oligosaccharides carrying an alkyne group has been developed. These glycomolecules could be linked to podophyllotoxin by click reaction to generate new glycoconjugate derivatives of podophyllotoxin. Each analogue differs by the group found at the C-2 position on the terminal carbohydrate. Therefore, a new synthetic approach of oligosaccharides using the principles of peptide coupling has been developed to access a library of new potentially biologically active compounds.

Ces dernières années, les molécules organiques semi-conductrices (MOS) ont attiré un intérêt considérable en raison de leurs propriétés électroniques uniques, ouvrant la voie à des applications dans divers domaines tels que les diodes électroluminescentes (DEL), les transistors à effet de champ (FET) et les cellules solaires (SC). Ces propriétés intrigantes résultent des systèmes d'électrons π-conjugués, qui permettent la délocalisation des électrons sur des structures moléculaires étendues. La synthèse des MOS implique la conception et la préparation de molécules organiques dotées de propriétés électroniques spécifiques. Diverses stratégies de synthèse ont été employées pour moduler les structures moléculaires et optimiser leurs propriétés. La capacité à moduler la largeur de bande interdite et la structure électronique des MOS a facilité le développement de dispositifs électroniques avancés. Dans cette étude, nous explorons des méthodes de fermeture bien établies dans des systèmes non-benzénoïdes, reconnus pour leur bande interdite réduite. Cette approche vise à faciliter une exploration approfondie des propriétés de ces systèmes complexes, dans le but de concevoir de nouvelles molécules organiques semi-conductrices. Tout d'abord, la connectivité 2,6 de l'azulène est reconnue pour conférer les meilleures propriétés de conductivité et de délocalisation des électrons. Une série de molécules exemples a été synthétisée afin d'explorer diverses réactions de cyclisation aux positions 1 et 5 de l'azulène, en vue d'étendre sa conjugaison. Enfin, le meilleur candidat a été sélectionné pour la synthèse de nouveaux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) et l'étude approfondie de leurs propriétés. Cette même stratégie a été employée pour parvenir à la synthèse de macromolécules. La formation de nanorubans non-benzénoïdes en solution, présentant une connectivité 2,6 et une alternance d'un motif azulène-anthracène fusionné, a été étudiée. La conductivité du matériau a été explorée, atteignant jusqu'à 1.5 x10⁻³ S·cm⁻¹ pour le film le plus mince (0.3 μm). Enfin, une nouvelle méthode simple et efficace a été élaborée pour la synthèse d'un des isomères d'azulénoazulène, molécule inexplorée depuis les années 1970. Chaque composé d'intérêt a été obtenu en un nombre réduit d'étapes de synthèse, avec un rendement amélioré, et peut être aisément fusionné avec d'autres briques aromatiques. Cette catégorie de composés, jusqu'alors non documentée, présente une absorption significative dans la région UV-visible, ainsi qu'un comportement de couche ouverte, un processus de dimérisation/photodissociation et une bonne mobilité de charge dans les dispositifs FET. / In recent years, organic semiconducting molecules (OSMs) have garnered considerable interest due to their unique electronic properties, paving the way for promising applications in various fields such as light-emitting diodes (LEDs), field-effect transistors (FETs), and solar cells. These intriguing properties arise from π-conjugated electron systems, enabling electron delocalization over extended molecular structures. The synthesis of OSMs involves the design and construction of organic molecules with specific electronic properties. Various synthesis strategies have been employed to tailor molecular structures and optimize their properties. The ability to modulate the bandgap and electronic structure of OSMs has facilitated the development of advanced electronic devices. In this study, we explore well-established ring-closure methods for non-benzenoid systems, which are known for their reduced bandgap. This approach aims to facilitate a thorough exploration of the properties of these complex systems, with the goal of designing new organic semiconducting molecules for the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with a reduced bandgap. Firstly, the 2,6-connectivity of azulene is known for conferring the best conductivity and electron delocalization properties. A series of example molecules has been synthesized to explore various cyclization reactions at the 1 and 5 positions of azulene, intending to extend its conjugation. Finally, the best candidate has been selected for the synthesis of new PAHs and the in-depth study of their properties. The same strategy has been employed to achieve the synthesis of macromolecules. The formation of non-benzenoid nanoribbons in solution, featuring 2,6-connectivity and an alternating azulene-anthracene fused motif, has been studied. The material's conductivity has been explored, reaching up to 1.5 x10⁻³ S·cm⁻¹ for the thinnest film (0.3 μm), Finally, a new short and efficient method is developed for the synthesis of one of the isomers of azulenoazulene, a molecule unexplored since the 1970s. Each compound of interest is obtained in a reduced number of synthesis steps, with improved yield, and can be easily fused with other aromatic units. This previously undocumented category of compounds exhibits significant absorption in the UV-visible region, open-layer behavior, dimerization/photodissociation processes, and good charge mobility in FET devices.

Cette thèse décrit le développement d’une nouvelle méthode de synthèse et l’établissement de plusieurs synthèses totales de produits naturels poly-oxygénés d’intérêt biologique et médicinal. En particulier, nous décrirons la première synthèse de l’antibiotique antitumoral basidalin comportant une structure unique (chapitre 2). Originalement isolé d’une éponge terrestre en 1983, basidalin est le seul et unique produit naturel possédant un motif tétronamide. De plus, il a démontré des activités antitumorales in vitro et in vivo significatives. Ces attributs ont attiré l’attention des communautés de chimistes de synthèse et médicinale depuis environ trois décennies. Bien que plusieurs approches aient été rapportées dans la littérature, aucune d’entre-elles n’a permis de fournir la basidalin. Afin de surmonter ce défi, une méthode précédemment développée dans le groupe du professeur Boukouvalas a été judicieusement appliquée prouvant ainsi sa haute efficacité. Ainsi, nous avons complété la première synthèse de la basidalin avec un rendement global de 39% pour 5 étapes incluant seulement 3 purifications par chromatographie. Le chapitre 3 concerne le développement d’un procédé de catalyse au fer pour l’installation de substituants carbonés à la position  d’un buténolide, et son application pour la première synthèse d’un antibiotique marin, I’enhygrolide A. Plus spécifiquement, nous avons démontré que le groupement pivalate, jusqu’ici inexploré, est supérieur au triflate en tant que partenaire électrophile dans la réaction de couplage croisé avec des réactifs de Grignard catalysé au fer. Cette découverte aura permis la préparation efficace de I’enhygrolide A en 5 étapes (54%) à partir de produits commerciaux. Dans le chapitre 4, nous décrirons l’élaboration d’une méthode pour la construction d’un composé antitumoral rare de la famille des acétogénines, caractérisé par un motif –(2-hydroxyalkyl)––hydroxybuténolide. La puissance de cette méthodologie a été démontrée par la première synthèse de la donnaienin A. Notre voie de synthèse est convergente (total de 24 étapes, séquence linéaire la plus longue de 15 étapes, rendement global de 6,5%) offrant une flexibilité synthétique considérable pour de futures applications. Finalement, nous avons développé une séquence réactionnelle nouvelle et efficace pour la synthèse de furo[2,3-b]chromones. Ce procédé implique une réaction de cycloaddition/cyclo-inversion de Diels-Alder régiocontrôlée entre un oxazole et une ynone. Elle est suivie par une réaction in situ d’addition/élimination d’oxa-Michael fournissant les furo[2,3-b]chromones avec, de manière générale, de haut rendements. Son utilité a été démontrée lors de la première synthèse du bothriofuran A, accomplie en 5 étapes (rendement global de 27%). / This thesis describes the development of new synthetic methods and the establishment of streamlined total syntheses of densely functionalized oxacyclic natural products of biological and medicinal interest. In particular, we describe the first synthesis of the structurally unique antitumor antibiotic basidalin (Chapter 2). Originally isolated from a terrestrial fungus in 1983, basidalin is the first and only natural product known thus far to possess a tetronamide motif. In addition, basidalin displays significant antitumor activity in vitro and in vivo. These attributes have captured the interests of the synthetic and medicinal chemistry communities for over three decades. Notwithstanding the several approaches reported in the literature, none of them were successful in delivering even traces of basidalin. To overcome this challenge, advantage of previously conveyed technology by the Boukouvalas group was taken to judiciously design a strategy that proved highly effective. Indeed, we were able to synthesize basidalin in 39% overall yield after 5 steps and only 3 purifications by chromatography. Chapter 3 concerns the development of a new, iron-catalyzed process for installing carbon substituents onto the –position of the butenolide ring and its application to the first synthesis of the marine myxobacterial antibiotic enhygrolide A. Specifically, we have shown that the hitherto unexplored butenolide pivalates are superior to triflates as electrophilic partners in iron-catalyzed sp2-sp3 cross-coupling with Grignard reagents. This discovery, combined with a tactically sound synthesis plan, enabled enhygrolide A to be prepared with high overall efficiency (54%) in 5 steps from commercial chemicals. In Chapter 4 we describe a new methodology for constructing a rare type of antitumor annonaceous acetogenins, characterized by an –(2-hydroxyalkyl)––hydroxybutenolide motify. The power of this methodology was demonstrated by the first synthesis of such an acetogenin, namely donnaienin A. Our route is convergent (24 steps in total, longest linear route: 15 steps, 6.5% yield) offering considerable synthetic flexibility for future applications. Finally, we have developed a new and efficient tandem reaction sequence for the synthesis of furo[2,3-b]chromones. This process involves regiocontrolled oxazole−ynone Diels−Alder cycloaddition/cycloreversion followed by in situ oxa-Michael addition/elimination to deliver furo[2,3-b]chromones in generally high yields. Its utility was demonstrated by the first synthesis of a furo[2,3-b]chromone natural product (bothriofuran A), accomplished in 5 steps (27% overall).

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Les travaux de cette thèse ont principalement ciblé la synthèse de produits naturels. Dans le premier chapitre, la synthèse du (-)-panacène, un sesquiterpène isolé par Meinwald en 1977 d'un lièvre de mer et servant à la protection de ce mollusque contre les prédateurs marins, a été explorée. Le panacène est le premier représentant d'une famille grandissante de produits naturels possédant un groupement bromoallène. En plus de cette chaîne latérale originale, le panacène est aussi composé d'un motif tétrahydrofurobenzofurane sans précédent à cette époque et qui demeure encore aujourd'hui très rare. La première synthèse asymétrique du (-)-panacène a été réalisée de manière hautement stéréosélective en utilisant efficacement 1) l'alkynylation asymétrique à la fois comme source initiale de chiralité et comme un puissant outil permettant de manipuler la diastéréosélectivité et 2) la réaction d'alcoxycarbonylation-lactonisation pour la synthèse rapide de son noyau tricyclique. Le (-)-panacène a ainsi été obtenu en 15 étapes et 8,3% de rendement global. De plus, cette synthèse a permis de corriger la structure du panacène et d'en établir sans ambiguïté la configuration relative et absolue. Le second chapitre de cette thèse sera consacré à la synthèse séquentielle et régiosélective de 2(5/f)-furanones et particulièrement à celle de la cadiolide B et du Vioxx®. Compris dans plus de 13,000 produits, le cycle furanone compte parmi les motifs structurels les plus fréquemment rencontrés dans les molécules organiques d'origine naturelle. De plus, plusieurs propriétés biologiques intéressantes ont été associées avec des molécules possédant un noyau furanone. Apparentée aux rubrolides (propriétés antibiotiques), la cadiolide B se distingue par la présence d'un substituant 3-cétoaryle additionnel et un squelette unique. La structure nouvelle et originale de la cadiolide B ainsi que les propriétés biologiques intéressantes de lactones similaires telle que le Vioxx®, un inhibiteur sélectif de la cyclooxygénase 2, en font un objet de synthèse fort intéressant. Dans un premier temps, la première synthèse de la cadiolide B a été effectuée de manière efficace, concise et régiosélective, permettant d'obtenir cette furanone hautement fonctionnalisée en seulement 6 étapes et 42% de rendement global. Une procédure permettant la synthèse de 3,4-diaryl2(5//)-furanones par la fonctionnalisation séquentielle et régiospécifïque de la 3,4-dibromo2(5//)-furanone a par la suite été développée. Celle-ci a permis d'obtenir le Vioxx® en seulement 4 étapes et avec un excellent rendement global de 74%. Notons que ces deux synthèses sont particulièrement intéressantes car elles pourraient servir efficacement à la préparation de librairies de molécules analogues et l'évaluation de leurs propriétés biologiques.

Il existe un grand nombre de composés naturels très actifs biologiquement qui possèdent une partie 3-alkyl-2(5H)-furanone. Dans le but de préparer aisément quelques-uns de ces composés, des conditions douces de couplage ont été élaborées. Dans un premier temps, un protocole efficace et rapide pour effectuer un couplage croisé C(sp²)-C(sp) de Sonogashira à partir du 5-alkyl-3-bromo-2(5H)-furanone a été développé. Par la suite, son application a été présentée lors des synthèses de l'isofugomycine 1, de la (S)-désoxyfugomycine 19 et de la fugomycine 23. Dans le cadre d'une étude préliminaire sur la lithiation latérale, la première synthèse du diméthylfuranolate 32 a été réalisée. Celle-ci nous a amené à déterminer que la lithiation latérale n'est pas possible chez les furanolates. Dans le cadre d'une étude préliminaire sur la biomimétique des γ-pyrone, la synthèse du (E)-diol 36 a été réalisée. Celui-ci a été époxydé dans des conditions douces pour ensuite subir une oxydation où des traces de γ-pyrone ont été observées par RMN ¹H. Ainsi, des résultats prometteurs ont été obtenus et des études plus poussées sont à prévoir.

Le substituant trifluorométhyle est le groupement alkyle fluoré le plus étudié. Il possède de nombreuses applications, et est particulièrement utilisé en chimie médicinale et en agrochimie. Malgré la multitude de méthodes déjà disponibles pour l’insertion de ce groupement dans une molécule, le fort intérêt qu’il suscite justifie la création de nouvelles voies de synthèse de composés trifluorométhylés. Le groupement pentafluorosulfanyle, quant à lui, a attiré l’attention dès sa découverte en 1950 grâce à ses propriétés exceptionnelles. Cependant, l’intérêt qui lui est porté s’estompe rapidement en partie à cause de la difficulté d’obtention des composés pentafluorosulfanylés. Plus récemment, et suite à la découverte de nouvelles méthodes pour son introduction, le substituant SF₅ a refait surface et fait ses preuves dans des domaines variés allant de la chimie des matériaux à l’industrie pharmaceutique. Toutefois, la chimie du groupement pentafluorosulfanyle reste peu explorée et le développement de nouvelles méthodes de synthèse pour leur obtention est, de nos jours, toujours nécessaire. Ainsi, le développement de plusieurs conditions réactionnelles autorisant l’accès à de nouveaux composés trifluorométhylés et pentafluorosulfanylés est présenté dans ce manuscrit. Celles-ci ont permis la formation de diarylméthanes, diarylméthanols, indolines, 2,3-dihydrobenzofuranes, indoles et benzofuranes portant un groupement CF₃ ou SF₅. Aussi, des réactions de substitution nucléophile et de Tsuji-Trost, par des amines, phénols, malonates et thiols, sur des dérivés portant les chaînes 4,4,4-trifluorobut-2-ène et 3-(pentafluorosulfanyl)allyle ont été réalisées. Enfin, la réactivité d’alcènes substitués par un groupement pentafluorosulfanyle a été étudiée. / On the one hand, the trifluoromethyl substituent is the most studied fluorinated alkyl group. It has a number of applications and is especially used in fields like medicinal chemistry and agrochemistry. Despite the large amount of methods available for the insertion of the trifluoromethyl group in a molecule, the forever growing interest for this substituent motivates the invention of new synthetic routes for the formation of trifluoromethylated compounds. On the other hand, the pentafluorosulfanyl group has attracted attention ever since its discovery in 1950 thanks to its remarquable properties. However, the interest invested in it quickly faded as pentafluorosulfanylated compounds were hard to access. More recently, and following new discoveries regarding the introduction of a SF₅ moiety on alkenes, the pentafluorosulfanyl group regains interest and its efficiency in various fields is demonstrated. Indeed, a large number of SF₅–containing compounds with applications in fields ranging from medicinal chemistry to material sciences were synthesized. However, the chemistry of the pentafluorosulfanyl group remains little explored and the development of new synthetic pathways for the formation of pentafluorosulfanylated compounds is still necessary. Thus, reaction conditions for the synthesis of new trifluoromethylated and pentafluorosulfanylated compounds were developed and are reported herein. They allow the formation of new CF₃– and SF₅–containing diarylmethanes, diarylmethanols, indolines, 2,3-dihydrobenzofurans, indoles and benzofurans. Moreover, nucleophilic substitution and Tsuji-Trost reactions on 4,4,4-trifluorobut-2-ene and 3-(pentafluorosulfanyl)allyl derivatives, using amines, phenols, malonates and thiols as nucleophiles, were performed. Finally, the reactivity of pentafluorosulfanyl-substituted alkenes was studied.

L'abondance des y-alkylidènebuténolides (y-AIBs) biologiquement actifs attire l'attention des chimistes depuis plusieurs années. En effet, les y-AIBs sont présents dans une variété de produits naturels importants ainsi que dans des analogues de produits naturels. R y-AIBs La synthèse stéréosélective des (Z)-y-AIBs constitue un objectif important en chimie organique de synthèse en raison des diverses structures et activités biologiques de plusieurs membres de cette classe de composés. Par exemple, le thiophènebuténolide est un constituant de la Chamaemelum nobile L. Les membres de la famille des rubrolides possèdent une activité antibiotique, la xéruline et ses dérivés, isolés de Xerula melanotricha, sont des inhibiteurs de la synthèse du cholestérol et une activité cytotoxique a été observée pour les nostoclides. Chacun de ces produits naturels présente une double liaison de configuration Z. En raison du nombre important de produits naturels possédant cette configuration et du manque de méthodes efficaces pour leur synthèse dans la littérature, nous avons développé une procédure ± one pot ¿ pour accéder de façon stéréocontrôlée à des (Z)-y-AIBs.

« Thèse en cotutelle, Université Laval et Université de Bordeaux » / D'une part, la fonctionnalisation des composés organofluorés via la transformation d'une liaison carbone-fluor (C−F) représente une approche attrayante dans la synthèse de molécules partiellement ou totalement défluorées. L'intérêt d'une telle méthode réside dans le défi fondamental que présente la rupture d'une liaison carbone-fluor, reconnue comme étant forte et relativement inerte. D'autre part, les composés organoboranes possèdent une chimie riche qui permet entre autres leur transformation en une large gamme de composés organiques. Une réaction de défluoroborylation combine ces deux domaines, consistant à introduire une fonction boryle post-fonctionnalisable sur un composé fluoré en rompant une liaison C−F. Bien qu'une grande partie des recherches ait été portée sur l'utilisation de métaux de transition pour réaliser ces réactions de défluoroborylation, le développement de nouvelles méthodes ne nécessitant pas l'utilisation de métaux représente un double défi formidable : l'activation C−F et la formation d'un bore nucléophile sans métal. Les travaux de cette recherche se concentrent sur le développement d'une stratégie de borylation par activation de la liaison C−F des composés organofluorés sans le recours à un métal de transition ou à un montage photo/électrochimique. Dans un premier projet, nous nous sommes intéressés à la substitution d'un fluorure benzylique, dont la liaison C−F peut être activée en présence d'un acide de Lewis ou de Brønsted. Les échecs des essais obtenus lors de ce premier projet nous ont conduits à nous intéresser aux fluorures allyliques. Ce manuscrit se concentre sur le cheminement ayant conduit au succès de la défluoroborylation sans métal de *gem*-difluoropropènes. Une partie de ce manuscrit se penche sur les problèmes de reproductibilité qui ont été surmontés et qui sont étroitement liés à la nature de la base de Lewis la plus efficace ayant été identifiée. / On one hand, the functionalization of organofluorine compounds through the transformation of a carbon-fluorine bond (C−F) represents an attractive approach in the synthesis of partially or fully defluorinated molecules. The interest in such a method lies in the fundamental challenge posed by the cleavage of a carbon-fluorine bond, known to be strong and relatively inert. On the other hand, organoborane compounds possess a rich chemistry that allows, among other things, their transformation into a wide range of organic compounds. A defluoroborylation reaction combines these two areas, involving the introduction of a post-functionalizable boryl function on a fluorinated compound by breaking a C−F bond. While much attention has been focused on the use of transition metals to carry out these defluoroborylation reactions, the development of new methods that do not require the use of metals poses a double challenge: C−F activation and the formation of a metal-free nucleophilic boron species. This research focuses on the development of a borylation strategy through the activation of the C−F bond in organofluorine compounds without the use of a transition metal or a photo/electrochemical assembly. In an initial project, we were interested in the substitution of a benzyl fluoride, which C−F bond can be activated in presence of a Lewis or Brønsted. The unsuccessful results of the experiments obtained during this initial project led us to investigate allylic fluorides. This manuscript focuses on the pathway that led to the successful metal-free defluoroborylation of *gem*-difluoropropylenes. Part of this manuscript addresses the reproducibility issues that have been overcome and that are closely related to the nature of the most effective Lewis base that has been identified.

Les travaux effectués impliquent la synthèse totale de molécules organiques d'importance biologique incluant des métabolites secondaires et des composés non naturels. Les recherches subséquentes ont amené au développement d'une nouvelle méthodologie verte pour la synthèse d'hétérocycles oxygénés. Tout d'abord, le développement d'une voie biomimétique pour la synthèse du paracaséolide A est rapporté. Cette synthèse a été effectuée en 4 ou 5 étapes à partir de produis commerciaux passant par la formation de l'akolactone A, un produit naturel envisagé lors de la biosynthèse. Les étapes clés impliquent une réaction d'aldolisation régiocontrôlée et l'oxyfonctionnalisation d'un 2 ‑ silyloxyfurane permettant de générer le précurseur du produit naturel. Ce dernier a été obtenu via la dimérisation par voie de Diels - Alder d'un (E)‑α‑alkylidène‑γ‑hydroxybuténolide suivi d'une épimérisation et d'une cyclodéshydratation. Le s détail s concernant l'état de transition de cette transformation seront abordés permettant une meilleure compréhension de la biosynthèse du métabolite secondaire. De plus, ces travaux ont permis la découverte de trois réactions sans précédent dans la littérature concernant les transformations d'un α‑alkylidènebuténolide en γ‑hydroxybuténolide ou en 2‑silyloxyfuranes, ainsi que l'oxydation aérobie de ce dernier. Le développement d'une méthode verte pour la synthèse des γ‑hydroxybuténolides a été entrepris suite à la découverte de l'oxydation aérobie des 2‑silyloxyfuranes. Les détails de l'optimisation des conditions réactionnelles et l'étendue de cette méthode verte sont rapportés. La réalisation d'expérience de contrôle et l'isolation de produits réactionnelles nous ont conduit s à proposer un mécanisme pour cette transformation. Enfin, l'application de cette méthode a pu être illustrée par la synthèse totale de l'isofugomycine qui fût réalisée efficacement en cinq étapes pour un rendement global de 35%. Par la suite, notre intérêt pour les terpénoïdes polycycliques, et plus précisément la famille des labdanes, nous a conduit s à la synthèse totale unifiée de trois métabolites secondaires, amomaxins A et B et ottensidione. Ces molécules sont caractérisées par la présence d'un carbocycle à neuf membres peu représentés au sein des produits naturels. Ces trois composés ont été obtenus via un précurseur commun, obtenu en 16 étapes à partir du (+) - sclaréolide. Cette synthèse fait intervenir des réactions importantes en chimie organique telles que la fragmentation de Grob/Wharton, la métathèse de fermeture de cycle et bien d'autres. Enfin, l'obtention de l'amomaxin A, la réassignation d'un centre stéréogène pour l'amomaxin B et la confirmation structurelle de ottensidione constitue, à ce jour, la première synthèse iv de ces produits naturels. De plus, l 'analyse de données spectroscopiques d'un labdane nouvellement rapporté dans la littérature est discutée en vue d'une révision de la structure, une comparaison avec le cas de ottensinin offre un appui à cette théorie. Enfin, le dernier projet consiste en l'élaboration d'une synthèse orientée vers la diversité de diols peptidomimétiques non symétriques comme inhibiteurs potentiels de la protéase du syndrome de l'immunodéficience humaine (VIH). La synthèse implique l'utilisation de glycoside comme point de départ avec une addition conjuguée comme étape importante. Elle permet ainsi d'effectuer de la diversification à quatre points de divergences précis dans le but d'établir une librairie de composés pouvant potentiellement être impliqués dans une série de tests biologiques. / The work accomplished concerns primarily the total synthesis of biologically important organic molecules including secondary metabolites and non-natural compounds. Importantly, this research also led to the discovery and development of new methodology for the synthesis of oxygen heterocycles. First, a concise, biomimetic route to paracaseolide A is described. This complex molecule was synthesized in 4 or 5 steps via akolactone A, a natural product itself that is assumed to be an intermediate in the biosynthesis of paracaseolide A. Key steps include (i) regiocontrolled aldol reaction of α–angelica lactone with myristyl aldehyde, (ii) oxyfunctionalization of a 2-silyloxyfuran to generate an (E)–α–alkylidene–γ–hydroxy butenolide, and (iii) Diels-Alder dimerization of the latter and in situ cyclodehydration to provide paracaseolide A. The stereochemical outcome of the Diels-Alder cycloaddition is discussed. In addition, the synthesis allowed the discovery of three unprecedented transformations, notably the conversion of α–alkylidenebutenolides to γ–hydroxybutenolides and 2-silyloxyfurans, and the aerobic oxidation of the latter. In particular, a new, green and practical method was developed for converting 2-silyloxyfurans to γ–hydroxybutenolides using oxygen as oxidant. A mechanism for this autoxidation is proposed, supported by control experiments and the isolation of side products. The utility of this method was demonstrated by a short synthesis of isofugomycin (5 steps, 35% overall yield). Following on from our interest in polycyclic terpenoids, and more precisely the labdane family, we developed a unified route to three structurally novel secondary metabolites, namely, amomaxin A and B and ottensidione. These molecules contain a nine-membered carbocycle which is rarely encountered in Nature. All three targets were assembled from a common precursor, obtained in 16 steps from (+) - sclareolide. The route entailed judicious application of several important reactions, including Grob/Wharton fragmentation and ring closing metathesis (RCM). The synthesis enabled establishment of the correct stereochemistry of amomaxin A, which was misassigned in the original publication. In a related project, we corrected the structure of a new labdane natural product, independently isolated from two Alpinia plants by different research groups, by careful analysis of the reported spectroscopic data and NMR comparison of the chemical shifts with those of ottensinin. vi Finally, we developed a diversity - oriented synthesis of non - symmetric, diol - based peptidomimetics as potential protease inhibitors of human immunodeficiency virus (HIV). The route begins from a readily available carbohydrate building - block and makes use of conjugated addition as a key step. It allows divergence at four distinct points, thereby generating a library of new, drug-like compounds for biological screening.

Les travaux de cette thèse sont, en partie, les fruits d’une codirection entre le laboratoire des surfaces dirigé par le professeur Peter McBreen et le laboratoire de synthèse organique dirigé par le professeur John Boukouvalas. Toutes les images ont été obtenues par les étudiants au laboratoire de surfaces et mes travaux consistaient à participer aux synthèses des composés organiques. L’autre partie concerne des projets en synthèse totale. Dans le premier chapitre, il y a la présentation de la réaction d’Orito, une réaction catalytique hétérogène asymétrique, utilisant des alcaloïdes de la Cinchona et des dérivés analogues comme modificateur chiral. Le chapitre II, à la partie A, concerne la compréhension des structures de modificateurs chiraux et de leur rôle associés au transfert de chiralité au cours de la réaction d’Orito. Les méthodes de chimie organique, soit l’hydrogénolyse du composé suivi de la synthèse d’un dérivé connu, ont permis de prouver que la structure absolue du modificateur synthétique de grande importance PNEA est R, S. L’importance de cette correction vient au fait que la structure du composé est directement liée à sa performance, en comparant avec son épimère qui ne possède pas les mêmes activités de transfert de chiralité. Ces travaux ont été publiés dans le journal ACS Catalysis. Au chapitre II partie B, c’est l’étude du transfert de chiralité d’un modificateur synthétique unique ne portant pas de groupement azote que nous avons synthétisé pour le laboratoire des surfaces avec la dihydroxylation de Sharpless. L’absence de fonction azote est très révélatrice quant à la compréhension mécanistique du transfert de chiralité. Cette absence démontre que le design de modificateur ne nécessite pas ce type d’atome dans sa structure. On retrouve l’article sur ce sujet dans le journal Surface Science. Le chapitre III contient la première synthèse d’un produit naturel, l’antrocinnamomin D, membre d’une famille de composés issu d’un champignon appelé Niuchangchih. La méthode de synthèse employée permet aussi d’obtenir deux autres membres de la famille, soit les antrodins A et B, un anhydride maléique et un maléimide. L’antrocinnamomin D, l’antrodin A et B ont été obtenus successivement en 6-8 étapes avec des rendements de 51%, 46% et 43% respectivement. Cette synthèse inclut un couplage croisé qui s’est démontré très efficace. Ce couplage fait intervenir comme catalyseur métallique un composé à base de Fe, un élément abondant et peu toxique, qui a su rivaliser le Pd, un des catalyseurs de métaux nobles habituels. Cette synthèse se retrouve dans le journal Tetrahedron. Le chapitre IV porte sur la synthèse totale d’un produit naturel rare sans azote actif comme antagoniste de la sérotonine. Ce produit a été isolé d’un champignon de sol appelé Aspergillus parvulus. Son rôle antagoniste se situe au récepteur 2C de la sérotonine. Ce récepteur est associé aux troubles liés à la dépression et les agents antagonistes ont démontré des effets bénéfiques pour les patients atteints de ce problème de santé. Cette antagoniste naturelle appelée (+)-O-méthylasparvenone fait partie d’une famille de composés naturels appelée 4-hydroxy-1-tetralone. Leur structure simpliste cache une complexité exprimée par la rareté de synthèse énantiosélective de ces composés. La synthèse asymétrique de l’antagoniste, une 4-hydroxy-1-tetralone trisubstituée, a été accomplie avec un excès d’énantiomère de 94% en 8 étapes avec un rendement global de 22%. Cette synthèse inclut trois étapes clés, dont une alkylation réductrice, une alkynylation asymétrique et une acylation de Friedel-Crafts. Cette synthèse a été rapportée dans le journal Organic & Biomolecular Chemistry. Au chapitre V, on y retrouve une synthèse totale unie et régiosélective de deux composés de la famille des rubrolides, soit les membres R et S. Ces deux composés sont issus du champignon Aspergillus terreus OUCMDZ-1925. Le rubrolide R a été décrit comme un antioxydant et le rubrolide S a démontré des activités anti-influenza A(H1N1). Les deux approches de synthèse font intervenir à la fois une condensation de type aldol vinylogue et un couplage de Suzuki comme étapes clés. Ce projet donne accès au rubrolide R en 6 étapes par une voie de synthèse avec un rendement de 8,9% et au rubrolide S avec une étape supplémentaire pour un rendement global de 8,5%. / The work of this thesis is, in part, the result of a co-direction between the surface laboratory headed by Professor Peter McBreen and the organic synthesis laboratory led by Professor John Boukouvalas. All the images were obtained by the students in the surface laboratory and my work consisted of taking part in syntheses of the organic compounds. The other part concerns projects in total synthesis. In the first chapter, there is the presentation of the Orito reaction, an asymmetric heterogeneous catalytic reaction, using Cinchona alkaloids and analogous derivatives as a chiral modifier. Chapter II, Part A, discusses the understanding of chiral modifier structures and their role associated with the chiral transfer during the Orito reaction. The methods of organic chemistry, namely the hydrogenolysis of the compound followed by the synthesis of a known derivative, have made it possible to prove that the absolute structure of the synthetic modifier PNEA is R, S. The importance of this correction comes from the fact that the structure of the compound is directly related to its performance, comparing with its epimer which does not have the same chiral transfer activities. These works were published in the journal ACS Catalysis. In Chapter II, Part B, it is the study of the transfer of chirality of a single synthetic modifier not carrying a nitrogen group that we have synthesized for the laboratory of the surfaces with the dihydroxylation of Sharpless. The absence of nitrogen function is very revealing as to the mechanistic understanding of chirality transfer. This absence demonstrates that the modifier design does not require this type of atom in its structure. The article on this subject can be found in the journal Surface Science. Chapter III contains the first synthesis of a natural product, antrocinnamomin D, a member of a family of compounds derived from a fungus called Niuchangchih. The method of synthesis used also makes it possible to obtain two other members of the family, the antrodins A and B, a maleic anhydride and a maleimide. Antrocinnamomin D, antrodin A and B were successively obtained in 6-8 steps with yields of 51%, 46% and 43% respectively. This synthesis includes a cross-coupling that has been shown to be very effective. This coupling involves as metal catalyst a compound based on Fe, an abundant and low toxicity element, which has been able to compete with Pd, one of the usual noble metal catalysts. This synthesis is found in the journal Tetrahedron. Chapter IV deals with the total synthesis of a rare natural product without nitrogen active as a serotonin antagonist. This product was isolated from a soil fungus called Aspergillus parvulus. Its antagonistic role is at the 2C receptor of serotonin. This receptor is associated with depression-related disorders and the antagonistic agents have shown beneficial effects for patients with this health problem. This natural antagonist called (+)-O-methylasparvenone is part of a family of natural compounds called 4-hydroxy-1-tetralone. Their simplistic structure hides a complexity expressed by the scarcity of enantioselective synthesis of these compounds. The asymmetric synthesis of the antagonist, a trisubstituted 4-hydroxy-1-tetralone, was accomplished with an enantiomeric excess of 94% in 8 steps with an overall yield of 22%. This synthesis includes three key steps, including reductive alkylation, asymmetric alkynylation, and Friedel-Crafts acylation. This synthesis was reported in the journal Organic & Biomolecular Chemistry. In Chapter V, we find a total, unified and regioselective synthesis of two compounds of the rubrolide family, the R and S members. These two compounds are derived from the fungus Aspergillus terreus OUCMDZ-1925. Rubrolide R has been reported as an antioxidant and rubrolide S has been shown to have anti-influenza A (H1N1) activity. Both synthesis approaches involve both a vinylogous aldol condensation and a Suzuki coupling as key steps. This project gives access to rubrolide R in 6 steps by a synthetic route with a yield of 8.9% and to rubrolide S with an additional step for an overall yield of 8.5%. / Taiwanofungus camphoratus, Aspergillus parvulus, Aspergillus terreus