<i>O</i>-Glycosidation and Knoeings-Knorr procedures were explored.  The synthesis of 6,6^/-diamino-6,6^/-dideoxy-<span style='font-family:Symbol'>a-<span style='font-family:Symbol'>a-trehalose was achieved and derivatives made.  Ester linked tri- and tetra-saccharides were synthesised and the self metathesis of alkyl mono and di-saccharide carried out. The glassy phase of these synthesised oligosaccharide derivatives were investigated for their use as controlled release excipients with two model drugs.  The process of devitrification of these glassy carbohydrate materials was explored.

The synthesis of glycoconjugates has facilitated a wide variety of techniques for the detailed study of carbohydrates and their interactions in biological systems. However, when only small amounts of the isolated oligosaccharide are available, multistep synthetic approaches are not possible. This thesis explores new synthetic methods for the preparation of glycoconjugates without protecting group manipulations. A new glycosidation method was developed which introduces N-glycopyranosylsulfonohydrazides as glycosyl donors for the protecting group-free synthesis of O-glycosides, glycosyl azides and oxazolines. The glycosyl donors were synthesized in a single chemical step by condensing p-toluenesulfonylhydrazide with the corresponding mono- and disaccharides. The N-glycopyranosylsulfonohydrazides were activated with NBS and subsequently glycosylated with the desired alcohol or transformed to the oxazoline or glycosyl azide. Recent advances in chemoselective ligation methods for the functionalization of unprotected carbohydrates have provided new routes towards complex glycoconjugates. Despite the wide use of those chemoselective methods, the properties of these linkages have not been thoroughly investigated. Characterization of a series of glycoconjugates formed by chemoselective ligation of xylose, glucose and N-acetylglucosamine with either an acyl hydrazide, a p-toluenesulfonylhydrazide or an N-methylhydroxylamine were carried out to gain further insight into the optimal conditions for the formation and the stability of these useful conjugates. Their apparent association constants (9-74 M-1) at pD 4.5, as well as rate constants for hydrolysis were determined at pH 4.0, 5.0 and 6.0. The half-lives of the conjugates varied between 1 h and 300 days. All the compounds were increasingly stable as the pH approached neutrality. Finally, selective chemical modification of a glycosaminoglycan chondroitin sulfate was attempted at the non-reducing end by utilizing the Δ4-uronic acid functional group formed upon cleavage of the glycosaminoglycan with a bacterial lyase enzyme. The captodative double bond of the unique Δ4-uronic acid functionality was unreactive towards Michael addition, even if the carboxylate was methylated. Trials towards radical addition using thiyl radicals were unsuccessful, although a synthesized model phenyl Δ4-uronic acid monosaccharide was successfully functionalized under the same conditions.

The synthesis of glycoconjugates has facilitated a wide variety of techniques for the detailed study of carbohydrates and their interactions in biological systems. However, when only small amounts of the isolated oligosaccharide are available, multistep synthetic approaches are not possible. This thesis explores new synthetic methods for the preparation of glycoconjugates without protecting group manipulations. A new glycosidation method was developed which introduces N-glycopyranosylsulfonohydrazides as glycosyl donors for the protecting group-free synthesis of O-glycosides, glycosyl azides and oxazolines. The glycosyl donors were synthesized in a single chemical step by condensing p-toluenesulfonylhydrazide with the corresponding mono- and disaccharides. The N-glycopyranosylsulfonohydrazides were activated with NBS and subsequently glycosylated with the desired alcohol or transformed to the oxazoline or glycosyl azide. Recent advances in chemoselective ligation methods for the functionalization of unprotected carbohydrates have provided new routes towards complex glycoconjugates. Despite the wide use of those chemoselective methods, the properties of these linkages have not been thoroughly investigated. Characterization of a series of glycoconjugates formed by chemoselective ligation of xylose, glucose and N-acetylglucosamine with either an acyl hydrazide, a p-toluenesulfonylhydrazide or an N-methylhydroxylamine were carried out to gain further insight into the optimal conditions for the formation and the stability of these useful conjugates. Their apparent association constants (9-74 M-1) at pD 4.5, as well as rate constants for hydrolysis were determined at pH 4.0, 5.0 and 6.0. The half-lives of the conjugates varied between 1 h and 300 days. All the compounds were increasingly stable as the pH approached neutrality. Finally, selective chemical modification of a glycosaminoglycan chondroitin sulfate was attempted at the non-reducing end by utilizing the Δ4-uronic acid functional group formed upon cleavage of the glycosaminoglycan with a bacterial lyase enzyme. The captodative double bond of the unique Δ4-uronic acid functionality was unreactive towards Michael addition, even if the carboxylate was methylated. Trials towards radical addition using thiyl radicals were unsuccessful, although a synthesized model phenyl Δ4-uronic acid monosaccharide was successfully functionalized under the same conditions.

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

Les PolyGlycosides d'Alkyle (APGs) sont des agro-tensioactifs dont les propriétés de surface, la biodégradabilité et l'innocuité vis-à-vis de la peau leur offrent de nombreuses applications dans les domaines de la détergence, de la cosmétique et de l'alimentaire. Les APGs sont synthétisés selon la réaction de glycosidation acido-catalysée de Fischer entre un sucre et un accepteur de glycosyle, tel qu'un alcool gras. A l'échelle industrielle, cette voie de synthèse présente plusieurs contraintes liées à la faible solubilité du sucre dans l'alcool lipophile, l'utilisation de pressions réduites et la manutention de catalyseurs acides toxiques et/ou corrosifs. Ces facteurs imposent un équipement spécifique, augmentent les coûts de production et favorisent la dégradation des APGs. Dans un premier temps, les sulfoxydes et les sulfones ont été utilisés comme solvants dans la synthèse d'APGs sans catalyseur et à pression atmosphérique. Cette méthodologie est transposable à de nombreux donneurs et accepteurs de glycosyle. Notre étude a montré que la réaction de glycosidation est catalysée par les acides organiques produits par caramélisation partielle du sucre. La faible solubilité des solvants soufrés dans les alcools gras à température ambiante a été mise à profit dans la mise au point d'un procédé de synthèse d'APGs permettant la récupération et le recyclage de ces solvants. Un milieu réactionnel biphasique décanol - sulfolane a été décrit pour l'obtention d'un rendement en xylosides de décyle supérieur à 80 % en un temps de réaction remarquablement court. La synthèse d'APGs par conversion directe de la biomasse lignocellulosique a fait l'objet de la seconde partie de ce travail. La réaction de transglycosidation du xylane et des hémicelluloses de peuplier a été réalisée sous activation thermique, sans solvant ou en présence de diméthylsulfoxyde, et sous irradiations micro-ondes. L'efficacité de chaque mode d'activation à promouvoir la réaction de transglycosidation a été discutée en fonction de l'origine botanique et de la composition chimique des matières végétales. / Alkyl PolyGlycosides (APGs) are biobased and biodegradable amphiphilics with good surfactant properties and low skin irritability, which are sought in cosmetics, detergents and food. APGs are synthesized by acid-catalyzed Fischer's glycosidation of a carbohydrate source and a glycosyl acceptor such as a long-tailed alcohol. Industrial APGs production suffers from various drawbacks such as the poor solubility of the carbohydrate in the fatty alcohol, the pressure management and the use of toxic or corrosive acid catalysts. Those issues impose more stringent demand on equipment, increase the production costs and favor APGs degradation reactions.Firstly we have been involved in developing an innovative strategy for the catalyst-free synthesis of APGs under atmospheric pressure. Sulfoxides and sulfones have been efficiently used for the manufacture of APGs starting from various glycosyl donors and acceptors. The reaction was induced by organic acids produced by partial carbohydrate caramelisation. Interestingly some of the sulfur-containing solvents were not soluble in fatty alcohols at room temperature whereas the reaction medium was homogenous at the glycosidation temperature. These solvents have been easily recovered and recycled without decrease of APGs yields. A decanol-sulfolane biphasic reaction medium has been designed for the production of decyl-D-xylosides in short reaction times and yields up to 83 %.The second phase of this work was focused on the direct conversion of lignocellulosic materials into APGs. The transglycosidation reaction of xylan and poplar hemicelluloses has been studied under thermal activation, without solvent or in the presence of dimethylsulfoxide, and under microwave irradiations. The efficiency of each activation mode has been discussed as a function of the botanical origin and the chemical composition of lignocellulosic substrates.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

The synthesis of glycoconjugates is of interest in biological and medicinal research. There are numerous approaches to the synthesis of glycosides involving protecting group free methods. This thesis outlines what has been achieved in the field and two novel approaches for O-glycosidation. The first approach involves the use of a toluenesulfonohydrazide glycoside with a purification handle designed for simple glycoside purifications. The butyl 3-O-octyl-D-glucopryanoside was successfully synthesized but did not have the desired property of yielding simple-to-purify glycosides as products. The second approach uses a thiouronium glycosyl donor; a variety of glycosidations using this donor were investigated. The glucosyl thiouronium salt donor was shown to undergo glycosidation effectively with simple alcohols.

The synthesis of glycoconjugates is of interest in biological and medicinal research. There are numerous approaches to the synthesis of glycosides involving protecting group free methods. This thesis outlines what has been achieved in the field and two novel approaches for O-glycosidation. The first approach involves the use of a toluenesulfonohydrazide glycoside with a purification handle designed for simple glycoside purifications. The butyl 3-O-octyl-D-glucopryanoside was successfully synthesized but did not have the desired property of yielding simple-to-purify glycosides as products. The second approach uses a thiouronium glycosyl donor; a variety of glycosidations using this donor were investigated. The glucosyl thiouronium salt donor was shown to undergo glycosidation effectively with simple alcohols.

Les cyanoglucosides non-cyanogènes se trouvent dans de nombreuses plantes en particulier médicinales, mais n'ont été qu'assez peu étudiés. En particulier la Ménisdaurine, dont la synthèse n'a jamais été réalisée, nous a paru un objectif intéressant. Le produit de départ, choisi en fonction de travaux antérieurs, est un dérivé de la 7-oxanorbornanone. La première voie étudiée avait comme étape-clé l'addition électrophile sur une double liaison mais n'a pas abouti. Nous avons ensuite envisagé l'ouverture d'un époxyde suivie de réduction. Ayant observé que le cycle époxy peut être ouvert par migration intramoléculaire d'un groupement méthoxy en présence d'iode, nous avons réalisé la même réaction avec un groupement phenylthio. L'ouverture de l'époxyde a ainsi été effectuée de façon totalement régio- et stéréo-sélective dans des conditions pratiquement neutres, ce qui n'avait jusque là pas été rapporté dans la littérature. Une étude mécanistique a confirmé que cette réaction se déroulait bien en deux étapes : formation d'un hémimercaptal sur la fonction cétone suivie d'une ouverture de l'époxyde par attaque exclusivement intramoléculaire. Le remplacement de l'iode par l'iodure de zinc conduit à des rendements encore supérieurs. Le groupement phenylthio étant facilement enlevé par réduction, cette voie est très efficace pour réduire sélectivement un époxyde en alcool. La suite de la synthèse conduit à l'aglycone protégée souhaitée puis la glycosidation a été réalisée avec un rendement de 80%. La(-)-Ménisdaurine naturelle a été obtenue (et caractérisée sous forme de son pentaacétate) en 10 étapes et 3% de rendement global. / Non-cyanogenic cyanoglucosides are found in many plants, specially in medicinal species but have been the subject of only few studies. Particularly, Menisdaurin seemed us an interesting target and we decided to work on its first total synthesis. The starting material, chosen by reference to previous work in the laboratory, is a derivative of 7- oxanorbornanone. The first synthetic route had as key-step an electrophilic addition on a double bond but, unfortunately, was unsuccessful. Then we chose as an alternative the nucleophilic opening of an epoxide ring followed by reduction. We noticed that this epoxide ring could be opened by the intramolecular migration of a methoxy group in the presence of iodine, and therefore we tried, successfully, to perform the same reaction with a phenylthio group. So the opening of the epoxide ring was carried out with total regio- and stereo-selectivity in almost neutral conditions, which had not been hitherto reported in literature. Mechanistic studies confirmed that this reaction consisted of two steps : the formation of an hemimercaptal on the ketone followed by the opening of the epoxide by an intramolecular attack. Replacement of iodine by zinc iodide afforded even better yields. The phenylthio group being easily removed by reduction, this procedure is very efficient to obtain selectively an alcohol from an epoxide. Then, the following synthetic steps afforded the desired protected aglycone which was glycosidated with a 80% yield. Natural (-)­-Menisdaurin was obtained (and characterized as its pentaacetate) in 10 steps with a global 3% yield.

Les cyanoglucosides non-cyanogènes se trouvent dans de nombreuses plantes en particulier médicinales, mais n'ont été qu'assez peu étudiés. En particulier la Ménisdaurine, dont la synthèse n'a jamais été réalisée, nous a paru un objectif intéressant. Le produit de départ, choisi en fonction de travaux antérieurs, est un dérivé de la 7-oxanorbornanone. La première voie étudiée avait comme étape-clé l'addition électrophile sur une double liaison mais n'a pas abouti. Nous avons ensuite envisagé l'ouverture d'un époxyde suivie de réduction. Ayant observé que le cycle époxy peut être ouvert par migration intramoléculaire d'un groupement méthoxy en présence d'iode, nous avons réalisé la même réaction avec un groupement phenylthio. L'ouverture de l'époxyde a ainsi été effectuée de façon totalement régio- et stéréo-sélective dans des conditions pratiquement neutres, ce qui n'avait jusque là pas été rapporté dans la littérature. Une étude mécanistique a confirmé que cette réaction se déroulait bien en deux étapes : formation d'un hémimercaptal sur la fonction cétone suivie d'une ouverture de l'époxyde par attaque exclusivement intramoléculaire. Le remplacement de l'iode par l'iodure de zinc conduit à des rendements encore supérieurs. Le groupement phenylthio étant facilement enlevé par réduction, cette voie est très efficace pour réduire sélectivement un époxyde en alcool. La suite de la synthèse conduit à l'aglycone protégée souhaitée puis la glycosidation a été réalisée avec un rendement de 80%. La(-)-Ménisdaurine naturelle a été obtenue (et caractérisée sous forme de son pentaacétate) en 10 étapes et 3% de rendement global.