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The title of thesis is Domino effects in critical infrastructure and sets the objective to analyse the interaction between the representatives of individual critical infrastructure sectors. In case of failure in one sector, which would cause a domino effect and subsequently limited functionality or a failure in other sectors, the consequences for the population and the entire affected area would be enormous. This reason, as well as general topicality of this problem led me to focus my thesis on the area of critical infrastructure. Probably the most feared is power failure, which currently occurs very often and sometimes affects areas larger than cities, regions, and even states. Fortunately, all infrastructure representatives are usually best prepared for this kind of failure, and therefore its start and a short-term effect have practically no significant impact on their normal functioning. But for longer exposure exact consequences cannot be estimated because it depends on specific circumstances around individual representatives. The thesis is divided into several parts. The theoretical part, which is further subdivided, includes three chapters concerning critical infrastructure. The chapter setting the fundamental terms, which are used further in the thesis, enables to understand the inclusion of critical infrastructure. The historical development of the critical infrastructure and its position from the point of view of the European Union and also of the Czech Republic is also mentioned in the theoretical part. Finally, there are itemized and characterized individual critical infrastructure sectors. Very important questions dealing witch the protection of the critical infrastructure are discussed at the end of the theoretical part. It is important components involved in it are mentioned there, as well as various procedures supporting the effectivity, according to several publications. The practical part is also divided into chapters. The first part concerns interviews with specialists representing each sector of the critical infrastructure. Each of these representatives was asked about the effect of possible failures in other sectors that may arise in these situations. The question is whether the sectors tend to be influenced and thus to cause a domino effect, which could even result in the collapse of the companies represented by them. These interviews are then written in an adapted form. To see the interview data more easily, they are processed into tables according to the individual sectors of critical infrastructure and then commented.

Le myricanol est un [7,0]-métacyclophane naturel qui appartient à la famille des diarylheptanoïdes cycliques et qui possède des propriétés structurales et biologiques intéressantes (activité anti-Alzheimer ou anticancéreuse). L’objectif de ce travail de thèse est la préparation ambitieuse en voie racémique puis atropostéréosélective du myricanol, rendue délicate de part la tension de cycle existante. Pour se faire, deux nouvelles approches rétrosynthétiques ont été considérées. Une première route racémique a été envisagée et a permis de préparer le macrocycle par le biais d’une réaction de métathèse croisée suivie d’une réaction de Suzuki-Miyaura domino intramoléculaire avec un rendement de 2.55% en 11 étapes. Une autre voie racémique a également été explorée où la préparation du noyau biarylique du myricanol a été envisagé par une réaction de couplage intermoléculaire métallo-catalysée suivie d’une réaction de métathèse cyclisante. Des intermédiaires avancés ont également été préparés. / The myricanol, a natural [7.0]-meta-cyclophane which belongs to the family of strained and cyclic diarylheptanoids, possess an interesting structure and attractive biologically activities (anti Alzheimer and anti cancer properties). Actually only two synthesis of racemic (+/-)-myricanol have been reported in the literature. The goal of this research was to prepare this strained cyclophane in a racemic and then in an atropostereoselective route taking into account the challenging ring closure. Thus a linear diarylheptanoid was prepared using an efficient cross-metathesis reaction followed by an intramolecular Suzuki-Miyaura domino reaction giving rise to the desired cyclophane with 2.55% overall yield in 11 steps. On the other side, the biaryl core of myricanol was envisaged by an intermolecular metallo-catalysed coupling reaction between already highly functionalized fragments, followed by a ring closure metathesis. Two advanced intermediates were already attempted.

Les effets dominos ou cascade d’événements dans les industries et particulièrement dans les industries chimiques et de transformation, sont reconnus comme des scénarios d’accidents possibles depuis environ trois décennies. Ils représentent une préoccupation croissante, car ils ont le potentiel de provoquer des conséquences dévastatrices. L’effet domino, comme phénomène, est un sujet controversé lorsque son évaluation est nécessaire. L’examen de la bibliographie a démontré l’absence d’une définition commune et d’une procédure simple d’utilisation et précise pour son appréciation. C’est pourquoi l’un des objectifs de cette recherche est de formaliser les connaissances relatives aux effets dominos afin de comprendre les mécanismes de leurs occurrences. Pour ce faire nous avons étudié les paramètres à examiner pour déterminer la possibilité de cascade et être en mesure d’identifier les scénarios dominos. L’enjeu étant de permettre l’amélioration de la prévention du risque d’effet domino. L’autre objectif est donc de produire une méthode pour l’identification et l’analyse des effets dominos. Nous avons développé une méthodologie globale pour l’étude des effets dominos en chaîne initiés par des pertes de confinement. Elle permet l’identification et la hiérarchisation des chemins de propagation des accidents. Cette méthode facilite la prise de décision pour la prévention des effets dominos, tout en proposant un outil efficace et simple d’utilisation. Les résultats de l’étude sont fournis sous forme d’une hiérarchisation quantitative des équipements impliqués dans les scénarios dominos, en tenant compte des effets des conditions météorologiques et des mesures de maîtrise des risques existantes ou proposées.Cette hiérarchisation donne une idée claire des dangers que représentent les équipements par rapport aux accidents en cascade, en précisant si la dangerosité de l’équipement provient de sa capacité à initier ou à propager un effet de cascade.La méthode est basée sur une description topographique de la zone étudiée, incluant les caractéristiques de chaque équipement, et prend en compte les mesures de maîtrise des risques mises en œuvre par l’industriel. Elle repose sur deux phases principales : La première, est l’identification des chemins de propagation des accidents. Pour ce faire, la méthode d’analyse par arbre d’événements est utilisée. Les cibles potentielles sont déterminées en combinant les valeurs seuils d’escalade et les modèles de vulnérabilité (pour l’estimation de la probabilité d’endommagement). Cette première phase est implémentée sous MATLAB® et Visual Basic for Applications (VBA) afin de faciliter l’entrée des données, et l’analyse des résultats dans Microsoft Excel®. La deuxième phase est l’identification des équipements les plus dangereux vis-à-vis des effets dominos. Elle consiste à hiérarchiser les équipements impliqués dans les chemins de propagation, en fonction de leur vraisemblance à causer ou à propager un effet domino. L’algorithme qui effectue cette phase est codé sous VBA. La méthode a été conçue de façon à ce qu’elle puisse être utilisée sans qu’il soit nécessaire de s’appuyer sur les résultats des études de dangers. Néanmoins, si ces résultats sont disponibles, il est alors possible d’alléger certaines étapes de la méthode. Elle s’est révélée facile à utiliser, cela a été constaté lors de son application dans le cadre de projets et stages d’étudiants. / Domino effects or cascading events in the chemical and process industries are recognized as credible accident scenarios since three decades. They are raising a growing concern, as they have the potential to cause catastrophic consequences. Domino effect, as phenomenon, is still a controversial topic when coming to its assessment. There is still a poor agreement on the definition of domino effect and its assessment procedures. A number of different definitions and approaches are proposed in technical standards and in the scientific literature. Therefore, one of this research objectives is to formalize domino effects knowledges in order to comprehend their occurrence mechanisms. Thus, the parameters that should be looked at so as to understand the escalation possibility and in order to identify domino scenarios, were analyzed. The aim is to improve domino effect hazards prevention, through the development of a methodology for the identification and the analysis of domino effects.We developed a method for the analysis of domino accident chain caused by loss of containments. It allow the identification and prioritization of accident propagation paths. The method is user-friendly and help decision making regarding the prevention of cascading events. The final outcomes of the model are given in form of quantitative rankings of equipment involved in domino scenarios, taking into account the effect of meteorological conditions and safety barriers. The rankings give a clear idea of equipment hazard for initiating or continuing cascading events.The methodology is based on a topography of the industrial area of concern, including the characteristics of each unit and accounting for protection and mitigation barriers. It is based on two main stages. The first is the identification of accident propagation paths. For this, the event tree method is used. The possible targets are identified combining the escalation thresholds and vulnerability models (to estimate damage probability). This first stage was implemented using the MATLAB® software and Visual Basic for Applications (VBA) to enable an easy input procedure and output analysis in Microsoft Excel®.The second stage is the identification of the most dangerous equipment. It consists in prioritizing equipment involved in the propagation paths according to their likelihood to cause/propagate domino effect. The algorithm that performs this phase was coded in VBA.The method was designed so as it can be used without the need to rely on the results of safety reports. However, if such results are available, it is possible to lighten some steps of the method. It revealed easy to apply, this was confirmed through projects and student internships. / Gli effetti domino, in cui un primo incidente causa in cascata altri scenari incidentali, sono tragli scenari incidentali più severi che avvengono nell’industria chimica. Nonostante l’attenzioneche anche la normativa dedica a tali scenari, la valutazione dell’effetto domino è un soggettocontroverso. L’analisi della letteratura tecnica e scientifica ha mostrato l’assenza di unadefinizione comune di « effetto domino » e di una semplice procedura per l’identificazione ditali scenari. È per tale motivo che uno degli obiettivi di questo lavoro di ricerca è diformalizzare le conoscenze relative agli effetti domino al fine di meglio comprendere imeccanismi che possono provocarli. A tal proposito sono stati studiati i parametri necessariper determinare la possibilità dell’insorgere di cascate di eventi e per essere in grado diidentificare i possibili scenari incidentali dovuti ad effetto domino. L’obiettivo finale del lavoroè stato di sviluppare un metodo per l’identificazione e l’analisi quantitativa della propagazionedi incidenti primari nell’ambito di scenari dovuti ad effetto domino.E’ stata sviluppata una metodologia generale per l’analisi degli effetti domino causati daperdite di confinamento. Tale metodologia permette l’identificazione e la classificazione deipercorsi di propagazione degli incidenti. Tale metodo facilita inoltre la prevenzione deglieffetti domino, proponendo uno strumento efficace e semplice da utilizzare.I risultati di questo studio sono forniti in forma di una classificazione delle apparecchiaturecoinvolte in scenari dovuti ad effetto domino, tenendo conto degli effetti delle condizionimeteorologiche e delle misure esistenti per la gestione del rischio. Tale classificazione fornisceanche un chiara idea dei pericoli rappresentati dalle singole apparecchiature nel caso diincidenti in cascata, in quanto precisando se la pericolosità delle attrezzature proviene dallaloro capacità di innescare o propagare un reazione a catena.Il metodo è basato su una descrizione topografica del sito studiato, che comprende anche lecaratteristiche di ogni attrezzatura, che tiene conto delle misure di gestione dei rischi e dellebarriere di sicurezza presenti, basato su due fasi principali. La prima è l’identificazione deipercorsi di propagazione degli incidenti. A tale scopo è stato utilizzato un metodo basatoVIsull’albero degli eventi. I potenziali bersagli vengono determinati combinando i valori di sogliaper la propagazione degli eventi ed i modelli di vulnerabilità delle apparecchiature. Questaprima fase è implementata in MATLAB® e Visual Basic for Applications (VBA) in modo dafacilitare la gestione dei dati e l’analisi dei risultati in Microsoft Excel®.La seconda fase è l’identificazione delle apparecchiature più pericolose per gli effetti domino.Tale fase consiste nel classificare le apparecchiature coinvolte nei percorsi di propagazione infunzione della loro capacità di causare o propagare un effetto domino. L’algoritmo dedicato inquesta fase è eseguito su VBA.I risultati ottenuti anche nell’applicazione ad un caso di studio hanno evidenziato le potenzialitàdel metodo, che rappresenta un significativo progresso nell’analisi quantitativa dell’effetto domino.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à explorer le potentiel d’une réaction multicomposés initiée par une addition de Michael conduisant à des dérivés de 2,6-DABCO. Dans ce contexte, nous avons tout d’abord étudié l’étendue de la réaction en modifiant les différents partenaires et paramètres réactionnels. Dans le but de rendre ce procédé plus éco-compatible, l’utilisation de liquides ioniques recyclables a aussi été étudié. Dans certains cas, les liquides ioniques ont permis de s’affranchir du solvant organique toxique et du catalyseur hétérogène de la réaction. Enfin, afin de mettre en œuvre une synthèse multicomposés énantiosélective de 2,6-DABCO, nous avons été amenés à développer une nouvelle méthodologie d’addition de Michael énantiosélective organocatalysée de béta-cétoamides sur des dérivés carbonylés alpha,béta-insaturés. Ainsi, des adduits comportant un centre stéréogène quaternaire entièrement carboné ont pu être obtenus avec de bons rendements et des excès énantiomériques qui atteignent 99%. Une étude sur la réactivité de ces adduits nous a permis d’accéder à différentes familles de composés poly(hétéro)cycliques optiquement actifs d’un grand intérêt synthétique. / In this work, we explored the potential of a Michael addition-initiated multicomponent reaction leading to 2,6-DABCO derivatives. In this context, we first studied the scope of the reaction by changing the partners and the parameters of the reaction. In view of making the process more eco-friendly, the use of ionic liquids was also investigated and found that in some cases, the ionic liquids could replace the toxic organic solvent and the heterogeneous catalyst of the reaction. Finally, the implementation of an enantioselective multicomponent synthesis of 2,6-DABCO led us to develop a new methodology of an organocatalytic enantioselective Michael addition of beta-ketoamides to alpha, beta-unsaturated carbonyls. In this way, adducts containing an all-carbon quaternary stereocenter were obtained in good yields and high to excellent enantiomeric excesses (up to 99%). The study of the reactivity of these adducts allowed the access to different families of optically active poly(hetero)cyclic compounds of high synthetic interest.

Dans le contexte de la synthèse éco-compatible, la réactivité et le transfert de chiralité de sulfoximines dans quelques réactions domino ou consécutives diastéréosélectives ont été étudiés pour la synthèse de carbocycles et d’hétérocycles d’intérêt. L’emploi de béta-cétosulfoximines comme pronucléophiles dans des additions de Michael diastéréosélectives a aussi été étudié. Dans la plupart de ces cas, l’induction asymétrique de l’atome de soufre chiral s’est révélée faible. Dans un second temps, nous avons étudié l’addition de Michael énantiosélective des cyclobutanones activées sur les nitroalcènes par une approche organocatalytique. En utilisant un catalyseur bifonctionnel, les produits attendus présentant deux centres stéréogènes contigus dont un quaternaire, ont pu être obtenus avec de très bons rendements et d’excellentes diastéréo- et énantiosélectivités. Le potentiel synthétique de ces dérivés cyclobutaniques a pu être démontré, en particulier pour la synthèse de gamma-lactones optiquement actives. / In the context of eco-compatible synthesis, reactivity and chirality transfer of sulfoximines in some domino or consecutive diastereoselective reactions have been studied for the synthesis of carbocycles and heterocycles of interest. The use of béta-ketosulfoximines as pronucleophiles in diastereoselective Michael additions has also been studied. In most of these cases, the asymmetric induction of chiral sulfur atom was low. Then, we investigated the enantioselective Michael addition of activated cyclobutanones onto nitroalkenes by an organocatalytic approach. The resulting adducts exhibit two contiguous chiral carbon atoms including an all-carbon quaternary stereocenter. They were obtained with very good yields and excellent diastereo-and enantioselectivities by using a bifunctional catalyst. The synthetic potential of these cyclobutane derivatives could be shown, especially for the synthesis of optically active gamma-lactones.

Au cours de ces travaux nous nous sommes intéressés au développement de nouvelles transformations énantiosélectives combinant les outils modernes de la synthèse organique que sont les « Multiples Bond-Forming Transformations » et l'organocatalyse afin de synthétiser des molécules d'intérêt structural et biologique. Dans ce contexte, nous avons d'abord mis au point deux nouvelles réactions domino initiées par une addition de Michael. La première, une cascade addition de Michael-acylation, permet la synthèse de spiroglutarimides optiquement actifs à partir de β-cétoamides et de nouveaux bis-électrophiles, les cyanures d'acyle α,β-insaturés. La deuxième, une réaction domino addition de Michaelhémiacétalisation- hémiaminalisation, permet la synthèse de d'hétérocycles azotés à sept chaînons à partir d'α-cétoamides comme nouveaux bis-nucléophiles. / This work focused on the development of novel enantioselective transformations combining Multiples Bond-Forming Transformations and organocatalysis which are modern tools of organic synthesis in order to synthetize molecules of structural and biological interests. In this context, we developed two new Michael addition initiated domino reactions. The first one, a domino Michael addition-acylation, allows the synthesis of optically active spiroglutarimides starting from β-ketoamides and α,β-unsaturated acyles cyanides as new biselectrophiles.The second one, a domino Michael addition-hemiaminalizationhemiacetalization, allows the synthesis of seven-membered aza-cycles using α-ketoamides as new bis-nucleophiles.

Le projet scientifique a consisté au développement de nouveaux processus domino ayant pour étape clé la fonctionnalisation d’une liaison C-H. L’introduction de cette étape de fonctionnalisation C-H a permis d’améliorer significativement l’efficacité moyenne de la réaction et a offert de nouvelles perspectives du point de vue synthétique. Ainsi, nous avons exploité des stratégies se basant sur des séquences Heck / fonctionnalisation C-H, des réactions de difonctionnalisation d’alcènes en conditions oxydantes et un processus d'aminopalladation / fonctionnalisation C-H. Ces méthodologies nous ont permis un accès rapide aux motifs spiroquinolinones, spirooxindoles, oxindoles disubstitués en position 3, oxindoles tétracycliques et pyrrolo[1,2-a]indoles. / The projet consists in developing new domino processes involving C-H functionalization as the key steps. The introduction of C-H functionalization in the domino reaction leads to the enhancing significantly the efficiency of the reaction and offers new perspectives in a synthetic point of view. In this context, we have exploited different strategies basing on Heck/C-H functionalization process, difunctinalization of alkenes reactions through oxidative addition and a sequencial intramolecular aminopalladation/C-H functionalization. These methodologies allow rapid constructions of spiroquinolines, spirooxindoles, 3,3'-disubstituted oxindoles, tetracyclic oxindoles and pyrrolo[1,2-a]indoles cores.

Fluoreszenzfarbstoffe wurden über neuartige Palladium-katalysierte Domino-Reaktionen synthetisiert, die aus einer Sonogshira-Reaktion, zwei Carbopalladierungen und einer C-H-Aktivierung bestanden.

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