The starting material 3-sulfonyl-5-methoxy glutarimide was easily prepared via stepwise [3+3] annulation of N-benzyl R-sulfonylacetamide with unsaturated ester as we previously described. We wish we could build tetrahtdronaphthridine skeleton via stretching C-chain, modifying funtional group and RCM, then complete the synthesis of key intermediate of small molecule similar to RGD.

Mixed matrix membranes offer an attractive route to the development of high performance and efficiency membranes required for demanding gas separations. Such membranes combine the advantageous processing characteristics of polymers with the excellent separation productivity and efficiency of molecular sieving materials. This research explores the development of mixed matrix membranes, namely in the form of asymmetric hollow fiber membranes using zeolites as the molecular sieving phase and commercially available high performance polymers as the continuous matrix. Lack of adhesion between the typically hydrophobic polymer and the hydrophilic native zeolite surface is a major hurdle impeding the development of mixed matrix membranes. Silane coupling agents have been used successfully to graft polymer chains to the surface of the zeolite to increase compatibility with the bulk polymer in dense films. However, transitioning from a dense film to an asymmetric structure typically involves significant processing changes, the most important among them being the use of phase separation to form the asymmetric porous structure. During the phase separation, it is believed that hydrophilic sieves can act as nucleating agents for the hydrophilic polymer lean phase. Such nucleation tendencies are believed to lead to the formation of gaps between the polymer and sieve resulting in poor mixed matrix performance. This research focuses on defining procedures and parameters to form successful mixed matrix hollow fiber membranes. The first part of this dissertation describes dope mixing procedures and unsuccessful results obtained using a silane coupling agent to enhance polymer-zeolite adhesion. The next section follows the development of a highly successful surface modification technique, discovered by the author, employing the use of a Grignard reagent. As a test case, two zeolites of different silicon-to-aluminum ratios are successfully modified and used to develop mixed matrix membranes with greatly increased gas separation efficiencies. The broad applicability of the surface treatment is also demonstrated by the successful incorporation of the modified zeolites in a second polymer matrix. The final section of the work describes the novel occurrence of large defects (macrovoids) caused by the presence of large zeolite particles proposing a particle size effect in the formation of such defects.

L’addition nucléophile des réactifs de Grignard sur les nitriles conduit généralement aux cétones après hydrolyse acide. La double addition, menant à des carbinamines tertiaires après traitement, est beaucoup plus difficile et ne s’effectue habituellement qu’avec les organomagnésiens allyliques. Dans ce contexte, nous avons découvert que les organomagnésiens peuvent effectuer une double addition sur la fonction nitrile des acylcyanhydrines, pour fournir des hydroxyamides. Cette réaction est originale par le fait qu’une large gamme d’organomagnésiens peut être utilisée, dans des conditions particulièrement douces. Cette réaction a été appliquée à la synthèse de différents acides α-aminés α,α-disubstitués, par oxydation de la fonction alcool et hydrolyse du motif amide. La divinylglycine a notamment pu être préparée avec un bon rendement. L’addition successive de deux organomagnésiens différents a aussi pu être réalisée, après optimisation des conditions de réaction, pour accéder à des hydroxyamides disymétriques, précurseurs d’acides aminés quaternaires chiraux. Enfin, l’addition des réactifs de Grignard sur les 3-cyano iminocoumarines N-éthoxycarbonylées a été étudiée. Malgré la présence de nombreux sites électrophiles, la réaction est très chimiosélective, et des chromènes originaux substitués en position 4 ont été obtenus. Les propriétés antifongiques et antibactériennes de ces derniers ont été évaluées. / The nucleophilic addition of Grignard reagents on nitriles generally leads to ketones after acidic hydrolysis. The double addition, providing tertiary carbinamines after work-up, is more difficult and usually occurs only with allylic Grignard reagents. In this context, we discovered that Grignard reagents can perform a double addition on the nitrile function of acyl cyanohydrins, to provide hydroxyamides. This reaction is original by the fact that a wide range of Grignard reagents can be used, in particularly mild conditions. This reaction has been applied to the synthesis of different α,α-disubstituted α-aminoacids, by oxidation of the alcohol functionality and hydrolysis of the amide moiety. Especially, divinylglycine has been prepared in good yield. The successive addition of two different Grignard reagents was also carried out, after optimization of reaction conditions, to access unsymmetrical hydroxyamides, which are precursors of chiral quaternary aminoacids. Finally, the addition of the Grignard reagents on N-ethoxycarbonyl 3-cyano-iminocoumarines was studied. Despite the presence of several electrophilic centers, the reaction is highly chemoselective, and novel chromenes displaying substituent on position 4 were obtained. The antifungal and antibacterial properties of these compounds have been evaluated.

Les cyclopropanes sont des motifs structuraux importants en chimie médicinale. Parmi les synthèses existantes du fragment aminocyclopropane, les réactions dérivées de la réaction de Kulinkovich, appliquées aux amides et aux nitriles, sont des méthodes simples d'accès. Cependant, il n'existe pas de version asymétrique efficace. Dans une première partie, l'étude de l'utilisation de complexes de titane optiquement actifs pour la préparation de spirolactames chiraux à partir de cyanoesters a été réalisée. Ce travail a permis de mettre au point une méthode d'évaluation rapide de ligands chiraux dont leur criblage a montré que les composés de la famille du Taddol fournissent les meilleurs excès énantiomériques. L'énantiosélectivité demeure cependant actuellement trop faible pour présenter un intérêt en synthèse. Dans une seconde partie, la synthèses de carbinamines tertiaires, un autre motif important, a été étudié à partir d'acylcyanhydrines et d'organométalliques. En particulier, la synthèse d'une bibliothèque d'acides aminés quaternaires a été entreprise à partir d'hydroxyamides. L'incorporation de deux organométalliques différents sur des acylcyanhydrines a été également effectuée conduisant à l'obtention d'hydroxyamides chiraux sous forme racémique. Enfin, l'emploi de réactifs organozinciques allyliques nous a permis d'accéder à de très bons rendements en produits de double addition. Ces hydroxyamides ont été ensuite valorisés comme précurseurs de plateformes multifonctionnelles pour la ligation chimique. / Cyclopropylamines are important scaffolds in medicinal chemistry. Among the syntheses of the aminocyclopropane moiety, the Kulinkovich-related reactions applied to amides and nitriles furnish straightforward access. However, no efficient asymmetric version has been published to date. In a first part, the study of optically active titanium complexes for the preparation of chiral spirolactams from cyanoesters has been undertaken. This work allowed us to setup a quick evaluation method for chiral ligands whose screening revealed that Taddol and its derivatives lead to the best enantiomeric excesses. However, the enantioselectivity remains too low for synthetic purposes. In a second part, the synthesis of tertiary carbinamines, another important scaffold, has been studied from acylcyanohydrins and organometallics. Notably, the synthesis of a quaternary aminoacids library was achieved. The incorporation of two different organometallics on acylcyanohydrins was also undertaken, leading to the preparation of chiral hydroxyamides in a racemic fashion. Lastly, very good yields in double addition products were obtained by using allylic organozinc reagents. The obtained hydroxyamides were used as precursors of polyfunctional linkers for the chemical ligation.

Dans le cadre d’un projet général concernant l’étude de la réactivité des acidesbenzoïques non protégés avec les organométalliques, la synthèse totale d’analoguesstructuraux de l’apogossypol mettant en jeu des réactions de métallation aromatique a étéétudiée ainsi que la réaction de substitution nucléophile aromatique des acides benzoïquesortho-fluorés et ortho-méthoxylés.Le gossypol, (1,1’,6,6’,7,7’-hexahydroxy-5,5’-di-iso-propyl-3,3’-diméthyl-2,2’-binaphtalène-8,8’-dicarboxaldéhyde), pigment principal des graines du cotonnier, existe sousla forme de deux atropoisomères et possède de multiples applications pharmaceutiques. Il estnotamment un inhibiteur efficace des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2. Legossypol déformylé ou apogossypol présente des propriétés similaires mais est plus stable,plus sélectif et moins toxique. Une méthode permettant de remplacer les groupes iso-propylesdu gossypol par des groupes structurellement proches a été mise au point. La stratégie retenuemet à profit les compétences du laboratoire dans le domaine des réactions de métallation etrepose sur la lithiation latérale de l’acide 4-hydroxy-6,7-diméthoxy-8-méthyl-2-naphtoïquepar le tétraméthylpipéridure de lithium. Divers dérivés 5,5’-didés-iso-propyl-5,5’-dialkylapogossypol racémiques ont été préparés selon cette méthode. La synthèse asymétriqued’analogues de l’apogossypol a également été étudiée et la voie de synthèse sélectionnéerepose sur le « concept lactone ». Un intermédiaire avancé de la synthèse, une lactonefonctionnalisée potentiellement réductible de façon asymétrique, a été préparée.La deuxième partie est consacrée à l’étude de la réaction de substitution nucléophilearomatique des acides benzoïques ortho-fluorés et ortho-méthoxylés (réaction SNArAB). Unerevue de la littérature des réactions de substitution nucléophile aromatique activée par lesesters est présentée. L’influence de substituants méthoxylés et halogénés (F, Cl, Br) sur lasélectivité SNAr/addition 1,2 a été évaluée. Il est montré que les acides 2-fluoro-6-halogénobenzoïques conduisent, par réaction avec les aryllithiens et les arylmagnésiens, auxproduits d’ipso-C2-substitution avec un excellent rendement et la réaction SNArAB permet unaccès efficace aux acides 3-halogéno-[1,1’-biphényl]-2-carboxyliques. Dans le cas de l’acide2,3-diméthoxybenzoïque, il a été découvert que la présence d’un substituant méthoxy enposition 3 permet de limiter la formation de cétone et le produit d’ipso-substitution est isoléavec un rendement correct. / As part of a program directed toward the study of the reactivity of unprotected benzoicacids with polar organometallics, the total racemic synthesis of apogossypol analogues bymetalation reactions was studied as well as the aromatic nucleophilic substitution reaction ofortho-fluoro- and ortho-methoxybenzoic acids (SNArAB reaction).Gossypol (1,1’,6,6’,7,7’-hexahydroxy-5,5’-di-iso-propyl-3,3’-diméthyl-2,2’-binaphtalène-8,8’-dicarboxaldéhyde) which is the main pigment of cotton seed, displaysmultiple pharmacological applications. It is a potent anti-apoptotic Bcl-2 protein inhibitor.The racemic route developed herein allows the replacement of the iso-propyl groups byvirtually any alkyl groups, providing a series of 5,5’-dides-iso-propyl-5,5’-dialkylapogossypolderivatives. Lateral metalation of 4-hydroxy-6,7-dimethoxy-8-methyl-2-naphthoic acid withLTMP is the key step of the synthesis. Atroposelective synthesis of apogossypol analoguewas also examined. The strategy relies on the “lactone concept” and involves a functionalizedlactone as a key intermediateThe influence of halogen atoms (F, Cl, Br) and methoxy groups on the 1,2-addition/SNArAB selectivity was examined. Treatment of 2-fluoro-6-halobenzoic acids withorganolithiums or Grignard reagents gives ipso-substituted products in excellent yields. Themethod allows the efficient preparation of 3-halo-[1,1’-biphenyl]-2-carboxylic acids and doesnot require protection of the carboxylate. Interestingly, the presence of an additional methoxyin C3 reduces the nucleophilic addition of the organometallic species to the carboxylate and2,3-dimethoxybenzoic acid affords ipso-substituted products in good yields.