L’acide (L)-tartrique, co-produit de l’industrie vinicole, est une petite molécule chirale, polyfonctionnelle et peu coûteuse. L’association de la chiralité de ce synthon aux propriétés physico-chimiques de l’atome de fluor a permis d’accéder à des hétérocycles azotés polyfonctionnels énantiopurs contenant un groupement trifluorométhyle porté par un carbone quaternaire.Les synthons de départ, les hémiaminals cycliques trifluorométhylés dérivés de l’acide (L)-tartrique diversement substitués, ont été obtenus par deux voies de synthèse : l’une basée sur une réaction de cyclisation d’un céto-amide trifluorométhylé en présence d’une amine ; l’autre sur une réaction de trifluorométhylation nucléophile d’un imide cyclique.Les dérivés de ces hémiaminals sont des précurseurs d’ions N-acyliminiums dans diverses réactions d’α-amidolakylations diastéréosélectives. Toutefois, l’addition de nucléophiles carbonés a été réalisée avec une efficacité variable. L’addition hautement diastéréosélective de nitriles selon une variante de la réaction de Ritter sur ces hémiaminals a permis de synthétiser divers oxazolines et (amido)pyrrolidin-2-ones originaux, énantiopurs, porteur d’un carbone chiral trifluorométhylé.Mots-clés : Acide tartrique, Trifluorométhylation nucléophile, Synthèse asymétrique, Hémiaminal, N-acyliminium, Carbinamide, Réaction de Ritter. / (L)-tartaric acid, a by-product of the wine industry, is a small chiral and polyfunctional molecule, affordable at low cost. Its chirality combined with the physical and chemical properties of fluorine enabled to afford original polyfunctional and optically pure nitrogen-containing heterocycles, incorporating a quaternary trifluoromethylated carbon.Our starting materials, the variously substituted trifluoromethylated cyclic hemiaminals derived from the (L)-tartaric acid, have been synthesized using two different methods : one is based on the cyclization of a trifluoromethylated keto amide in the presence of an amine, and the other one consists in a nucleophilic trifluoromethylation of a cyclic imide.These hemiaminal derivatives constitute N-acyliminium precursors in various diastereoselective α-amidoalkylations. However, the addition of C-nucleophiles has shown varying efficacy. The highly diastereoselective addition of nitriles on these hemiaminals, according to a Ritter-type reaction, led to the synthesis of original and optically pure oxazolines and (amido)pyrrolidin-2-ones including a chiral trifluoromethylated carbon.Key-words : Tartaric acid, Nucleophilic trifluoromethylation, Asymmetric synthesis, Hemiaminal, N-acyliminium, Carbinamide, Ritter reaction.

En dépit de sa rareté au sein des produits naturels et des processus biologiques, le fluor joue un rôle de plus en plus important dans nos vies quotidiennes. Un atome de fluor ou un groupement fluoré, lorsqu’il fait partie d’une molécule biologiquement active, permet d’améliorer drastiquement ses propriétés physiques, chimiques et biologiques. Le groupement -CHF2, en plus de posséder les propriétés remarquables communes à de nombreuses espèces émergentes fluorées, est considéré comme un bioisostère des groupements hydroxyle, thiol et amino. Il peut également être engagé dans des liaisons de type hydrogène grâce à son proton acide. Cependant, les voies de synthèse permettant d’introduire stéréosélectivement le groupe -CHF2 sont encore peu nombreuses. Par exemple, seuls peu de groupes ont concentré leurs efforts sur la synthèse d’alcools α,α-difluorométhylés. Afin de remédier à ce manque de méthodologies, deux stratégies ont été imaginées au sein de notre équipe. La première consiste à utiliser un sulfoxyde α,α-difluorométhylé énantiopur en tant qu’inducteur de chiralité. La seconde méthode repose sur l’utilisation de cyclopeptoïdes chiraux lors de la difluorométhylation énantiosélective de dérivés carbonylés dans des conditions de catalyse à transfert de phase. Ces deux stratégies ainsi que les résultats qui ont été obtenus au cours de ce projet de thèse sont exposés dans le présent manuscrit. / Despite being largely absent from natural products and biological processes, fluorine plays an increasingly important role in numerous areas of our daily life. The presence of fluorine atoms or fluoroalkyl groups in bioactive molecules can indeed deeply modify their physical, chemical and biological properties. In addition to these outstanding properties common to many emerging fluorinated groups, the -CHF2 group has been shown to be an interesting bioisostere of hydroxyl, thiol and amine groups and a strong hydrogen bond donor. However, in contrast to enantioselective trifluoromethylation, the enantioselective introduction of a difluoromethyl group is still in its infancy. For instance only few examples in the literature describe the synthesis of enantioenriched α,α-difluoromethyl alcohols. As part of our study to overcome this scarcity, we envisaged two different strategies to synthesise these compounds. The first method aimed to access highly enantioenriched α,α-difluoromethyl alcohols by using an enantiopure aryl α,α-difluoromethyl sulfoxide as chiral and traceless auxiliary. Phase transfer catalysis was chosen as a second strategy for the enantioselective difluoromethylation of carbonyl derivatives in presence of chiral cyclopeptoïds. Those two methods and the results obtained are discussed in this manuscript.

Organofluorine compounds constitute a large part of all the drugs, crop protection agents and advanced materials produced nowadays. Therefore, there is a great interest in developing the new methods of synthesis of organofluorine compounds. In this thesis we report a novel method of synthesis of monofluorinated cyclopropanes based on the Michael-initiating ring closure (MIRC) reaction. Our method allows obtaining polysubstituted monofluorinated cyclopropanes from ethyl dibromofluoroacetate and various Michael acceptors. We have also implemented the asymetric version of cyclopropanation using a novel oxazolodinone-derived chiral fluorinated reagent. In the final part of this thesis we report the synthesis of a fluorinated analog of L-FAP4, a potent agonist of group II metabotropic glutamate receptors (mGluR II). Incorporation of a fluorine atom is expected to increase the biological activity and bioavailabiblity of this compound.

Les composés organofluorés constituent une grande partie de produits pharmaceutiques, ainsi que pesticides, herbicides et matériaux fabriqués actuellement. Développement des méthodes sélectives de la synthèse des composés organofluorés est donc d'intérêt principal pour la chimie. Dans cette thèse, nous décrivons la nouvelle méthode de synthèse des cyclopropanes monofluorés basé sur la cyclisation initiée par la réaction de Michaël (MIRC). Notre méthode permet d'obtenir les cyclopropanes monofluorés polysubstitués à partir de dibromofluorocetate d'éthyle et différents accpteurs de Michaël. Nous avons aussi réalisé la cyclopropanation asymétrique en utilisant le nouveau réactif fluoré chiral à base d'oxazolidinone. Dans la partie finale de cette thèse nous décrivons la synthèse de l'analogue fluoré de L-FAP4, l'agoniste puissant des récepteurs métabotropiques de glutamate groupe II(mGluR II), afin d'augmenter l'activité biologique et la biodisponibilité de ce composé. / Organofluorine compounds constitute a large part of all the drugs, crop protection agents and advanced materials produced nowadays. Therefore, there is a great interest in developing the new methods of synthesis of organofluorine compounds. In this thesis we report a novel method of synthesis of monofluorinated cyclopropanes based on the Michael-initiating ring closure (MIRC) reaction. Our method allows obtaining polysubstituted monofluorinated cyclopropanes from ethyl dibromofluoroacetate and various Michael acceptors. We have also implemented the asymetric version of cyclopropanation using a novel oxazolodinone-derived chiral fluorinated reagent. In the final part of this thesis we report the synthesis of a fluorinated analog of L-FAP4, a potent agonist of group II metabotropic glutamate receptors (mGluR II). Incorporation of a fluorine atom is expected to increase the biological activity and bioavailabiblity of this compound.

The first part of the thesis deals with the synthesis and biological evaluation of new platelets aggregation inhibitors, based on 12-HETE, 13-HODE and their analogues. In the second part we are interested in novel methodologies for the preparation of CF₂-containing molecules : First, a flexible strategy for the synthesis of gem-difluoro-bisarylic derivatives and heteroaromatic analogues was designed based on the easy synthesis and the reactivity of gem-difluoro propargylic intermediates, which by Diels-Alder cycloaddition and 1,3-dipolar cycloadditions afforded respectively the bisarylic and mixed arylic heteroarylic scaffolds. In addition, two small libraries were constructed around a bisarylic scaffold as representative examples. Second, we were interested in the synthesis of optically active functionalized molecules containing a gem-difluoro group, using asymmetric organocatalysis protocols. After preparation of the gem-difluoro enals, from their difluoropropargylic precursors, asymmetric organocalytic Diels-Alder cycloaddition and 1,4-conjugated additions were successfully performed.

L’atome de fluor est omniprésent dans plusieurs domaines grâce à sa capacité à moduler les propriétés biologiques et physicochimiques d’une molécule. De ce fait, la demande en molécules originales ne cesse de croître. Dans ce contexte, la synthèse de nouveaux réactifs fluorés et le développement de nouvelles méthodologies de synthèse pour introduire ces motifs fluorés suscite un fort intérêt. La première partie de cette thèse a été consacrée à l’élaboration d’un réactif inédit, source de CHFMe, et l’étude de sa réactivité. Cela a permis d’accéder à des composés substitués par un groupement OCHFMe, une classe de dérivés sous-explorée et pourtant prometteuse en chimie médicinale (Chapitre 2). Le chapitre 3 a été dédié au groupement CF₂PO(OEt)₂, un motif d’intérêt grâce à son bioisostérisme avec le groupement phosphate. L’étude d’une voie d’accès directe aux molécules aliphatiques comportant le groupement CF₂PO(OEt)₂ a été étudiée. Enfin, en collaboration avec l’UCL, l’étude de nouveaux groupements fluorés radiomarqués a été réalisée. En effet, le chapitre 4 a porté sur le développement d’une méthodologie permettant de synthétiser des molécules comportant un motif SCF₂¹⁸F, combinant ainsi les propriétés du motif émergent SCF₃ à celles du fluor 18. / The fluorine atom is ubiquitous in several fields thanks to its unique feature to modulate the biological and physical properties of a molecule. Thus, the demand for original fluorinated molecules is steadily increasing. In this context, a special attention has been paid to the synthesis of new fluorinated reagents as well as the development of new methodologies to introduce fluorinated motifs. The first part of this PhD thesis focused on the design of an unprecedented CHFMe-containing reagent and the study of its reactivity. A new access to OCHFMe-containing molecules was possible, an underexplored class of compounds despite their potential in medicinal chemistry (Chapter 2). The chapter 3 was dedicated to the CF₂PO(OEt)₂ moiety, which is of high importance due to its bioisosterism with the phosphonate group. A direct pathway toward the synthesis of aliphatic CF₂PO(OEt)₂-containing molecules was investigated. Finally, in collaboration with the Université Catholique de Louvain, the design of new radiolabeled fluorinated groups was studied. Indeed, the chapter 4 was devoted to the development of a methodology to access SCF₂¹⁸F-containing molecules, combining hence the properties of the emerging moiety SCF₃ with the ones of the ¹⁸F atom.

Dans la première partie nous décrivons la synthèse et l'évaluation biologique de nouveaux inhibiteurs de l'agrégation plaquettaire, composés dont la structure a été établie en partant du 12-HETE et du 13-HODE. Dans la seconde partie nous développons de nouvelles méthodologies pour la préparation de molécules contenant des motifs CF₂R. Tout d'abord une stratégie très flexible a été mise au point pour la préparation de composés gem-difluorobisaryliques et de leurs analogues hétéroaromatiques. Elle est basée sur l'emploi d'intermédiaires gem-difluoropropargyliques faciles d'accès. Par une séquence de Diels-alder-aromatisation on obtient les molécules cibles de la première série. Pour la seconde, des réactions de cycloaddition dipolaire 1,3 ont été utilisées. A partir de ces intermédiaires, des chimiothèques ciblées de molécules fluorées ont été préparées. Nous nous sommes intéressés ensuite à la synthèse de composés fluorés fonctionnalisés et chiraux à travers des réactions d'organocatalyse asymétrique. A partir d'énals gem-difluorés des réactions de Diels-Alder et des additions 1,4 asymétriques ont été réalisées avec succès. / The first part of the thesis deals with the synthesis and biological evaluation of new platelets aggregation inhibitors, based on 12-HETE, 13-HODE and their analogues. In the second part we are interested in novel methodologies for the preparation of CF₂-containing molecules : First, a flexible strategy for the synthesis of gem-difluoro-bisarylic derivatives and heteroaromatic analogues was designed based on the easy synthesis and the reactivity of gem-difluoro propargylic intermediates, which by Diels-Alder cycloaddition and 1,3-dipolar cycloadditions afforded respectively the bisarylic and mixed arylic heteroarylic scaffolds. In addition, two small libraries were constructed around a bisarylic scaffold as representative examples. Second, we were interested in the synthesis of optically active functionalized molecules containing a gem-difluoro group, using asymmetric organocatalysis protocols. After preparation of the gem-difluoro enals, from their difluoropropargylic precursors, asymmetric organocalytic Diels-Alder cycloaddition and 1,4-conjugated additions were successfully performed.

Ce projet de recherche se focalise sur les infections par mycobacterium ulcerans (maladie de l’ulcère de Buruli), une maladie de la peau dévastatrice caractérisée par la formation de lésions nécrotiques progressives et l’absence d’une réponse inflammatoire. Bien que négligée, cette infection est la troisième maladie mycobactérienne la plus répandue après la tuberculose et la lèpre et des cas sont rapportés dans plus de 30 pays à travers le monde. Mycobacterium ulcerans sécrète une toxine polycétidique complexe, appelée mycolactone A/B, qui est directement responsable des effets pathogènes de la maladie. Depuis sa découverte, les propriétés biologiques inhabituelles de la mycolactone A/B ont suscité de nombreux efforts de recherche dans différents domaines. Dans ce contexte, ce projet s’intéresse à l’élucidation du mécanisme d’action des mycolactones en utilisant la synthèse totale comme outil principal. Dans cette optique, notre équipe a mis en place une voie de synthèse permettant un accès facile et robuste à différents mimes de mycolactone. L’utilisation de cette méthode a conduit à la préparation de 13 mimes de la toxine au cours de cette thèse. D’autre part notre équipe s’intéresse également à la préparation de mimes possédant un ou plusieurs atomes de fluor. Ces derniers présentent un intérêt particulier pour améliorer la compréhension des interactions ayant lieu entre la toxine et sa cible cellulaire. Les travaux réalisés autours de la synthèse de mycolactones fluorés ont conduit à la mise au point d’une méthode générale et simple pour introduire un groupe trifluorométhyle sur un alcyne terminal, permettant ainsi des modulations inédites de la structure de la toxine. / This research project focuses on mycobacterium ulcerans infection (Buruli ulcer disease), a severe skin disease characterized by the formation of progressive necrotic lesions and the lack of an acute inflammatory response. Although neglected, this infection is the third most common mycobacteriosis after Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium leprae, and cases are reported in more than 30 countries worldwide. Mycobacterium ulcerans secretes a complex polyketidic macrolide, called mycolactone A/B, which is directly involved in the biological effects of the disease. Since its discovery, the unusual biology triggered by this toxin has spurred research efforts. In this context, this research project aims at a better understanding of mycolactone A/B molecular interactions by using total synthesis as main tool. To this end, our research team has developed an efficient synthetic pathway allowing the preparation of different mimetics of the toxin. This synthesis has been used to prepare thirteen new mycolactone mimetics during this thesis. Moreover our team has also been interested in the synthesis of fluorinated mycolactone analogs. Such fluorinated mycolactones are of great interest to improve the interactions that occur between the toxin and its biological binding site. Work in this field led to the development of a simple and general method to introduce a trifluoromethyl group onto a terminal alkyne, allowing novel modulation of the structure of the toxin.