Le développement de nouvelles méthodes efficaces et générales pour la création de liaison C-C et C-hétéroatome constitue un des domaines les plus actifs de la chimie organique actuelle. Notre thèse s’inscrit dans cette lignée. Il vise au développement d’une réaction d’alkylation allylique des adduits de Morita-Baylis-Hillman, catalysée par le fer(III), avec divers types de nucléophiles. En effet, les adduits de Morita-Baylis-Hillman ont permis, selon la nature des substrats et les conditions opératoires, d’accéder sélectivement à diverses familles de composés de plus en plus complexes dont certains sont doués d’activités biologiques intéressantes. / The development of new efficient and general methods for the creation of C-C bond and C-heteroatom is one of the most active areas of current organic chemistry.Our thesis is part of this lineage. It aims at the development of an allylic alkylation reaction of the Morita-Baylis-Hillman adducts, catalyzed by iron(III), with various types of nucleophiles. In fact, depending on the nature of the substrates and the operating conditions, the adducts of Morita-Baylis-Hillman have enabled selective access to various families of increasingly complex compounds, some of which are endowed with interesting biological activities.

Le cancer, première cause de mortalité dans les pays développés, est une maladie aux origines diverses, caractérisée par une prolifération anarchique de cellules anormales. Celle-ci est principalement causée par un déréglement du cycle cellulaire, qui assure en temps normal le renouvellement des cellules de l?organisme. De nombreuses thérapies sont actuellement utilisées afin de lutter contre cette maladie, mais leurs effets secondaires importants incitent à développer de nouveaux composés antitumoraux. Parmi ceux-ci, les dérivés de thiazolidinones apparaissent comme particulièrement intéressants, notamment du fait de la variété des cibles qu?ils semblent pouvoir atteindre. Nous avons donc réalisé la conception, la synthèse et l?évaluation biologique de nouvelles séries de 2-iminothiazolidinones fonctionnalisées, à partir de composés hétérocycliques dont nous avons l?expérience au laboratoire (thiophène, sélénophène, thiazole), mais aussi de nouveaux précurseurs dont nous avons mis au point la synthèse au cours de nos travaux. La détermination du potentiel antiprolifératif de ces composés a permis d'isoler plusieurs structures prometteuses, présentant des IC50 de l?ordre du micromolaire sur les lignées cellulaires étudiées, et dont l'activité pourrait être liée à une capacité inhibitrice des phosphatases CDC25, principales régulatrices de la progression du cycle cellulaire / Cancer, which is the first cause of death care in developed countries, is a disease from various origins, and characterized by an uncontrolled proliferation of abnormal cells. This proliferation is mainly caused by a deregulation of the cell cycle, which usually provides the renewal of the organism cells. Many treatments are currently used to fight this disease, but showing important adverse effects. For this reason, the development of new antitumor compounds appears as a major challenge in medicinal chemistry. Among the investigated compounds, thiazolidinone derivatives appear as particularly interesting, especially due to the variety of targets they are described to interact with.Thus, we performed the design, synthesis and biological evaluation of new series of variously functionalized 2-iminothiazolidinones, starting from heterocycles already investigated in the laboratory (thiophene, selenophene, thiazole), but also from new precursors developed during our investigations. Determination of the antiproliferative activity of those compounds allowed to isolate some promising structures, showing IC50 values in micromolar range on investigated cell lines, maybe due to the inhibition of CDC25 phosphatases, which are responsible of the cell cycle regulation

Les réactions multicomposants (MCR) permettent l'obtention monotope de molécules cibles à partir de 3 composants ou plus. Cette méthodologie est très utile, notamment dans la synthèse d'hétérocycles. Les isonitriles, de par leur réactivité particulière, sont les réactifs de prédilection pour ces réactions. Dans un premier temps, une nouvelle synthèse d'oxazoles a été mise au point. A partir des réactifs deux réactions sont en compétitions. Cette étude met en évidence l'importance du choix d'une base dans la chimioselectivité d'un processus. Dans un deuxième temps, un travail a été effectué sur les hydrazones. Une nouvelle synthèse d'hydrazones à 3-composants a été mise au point. Cette réaction, couplée à la synthèse de Fischer permet l'obtention d'indoles fonctionnalisés sans isolation d'intermédiaires. De plus, grâce à ces hydrazones, une nouvelle réaction de cyclisation/oxydation catalysée au cuivre (II) a été découverte. Ce couplage permet la synthèse de pyrazolidinones de manière efficace. Cette réaction appliquée à des adduits préparé par la réaction de Ugi, devient une nouvelle voie de post-condensation de ces composés.

Dans le cadre de nos travaux, deux méthodes de fonctionnalisation d’hétérocycles par catalyse organométallique ont été développée. Dans un premier temps, l’introduction d’un motif oléfinique en position C3 sur des hétérocycles à 5 chaînons a été réalisée grâce à un système catalytique basé sur l’utilisation d’un sel de rhodium(III) et d’un sel d’argent. Malgré quelques limites au niveau du champ d’application de la méthode, cette dernière se trouve être particulièrement efficace pour l’introduction d’acrylate en position C3 sur ces hétérocycles. L’emploi ici d’un carbamate comme groupe directeur nous a permis d’effectuer un grand nombre de réaction de post-fonctionnalisation tels que des couplages croisés catalysés par des sels de nickel et de fer. La seconde partie de nos travaux concerne la mise au point d’une réaction d’arylation de 2-quinolone en position C3 par catalyse photorédox. Dans des conditions particulièrement douces (température ambiante, sans additifs), l’arylation de ces 2-quinolones a été effectuée en utilisant des sels d’aryldiazonium tétrafluoroborate comme précurseur de radicaux aryles. Des expériences de contrôles, des mesures de spectres d’absorption UV-visible ainsi qu’une expérience de type ON/OFF ont également été entrepris afin d’élucider le mécanisme de cette réaction d’arylation photocatalysée. / The work presented in this manuscript concerns two methods of functionalization of heterocycles by using organometallic catalysis. Firstly, the introduction of an olefinic moiety at the C3 position of 5-membered heterocycles was achieved by a catalytic system based on the use of a rhodium(III) salt and a silver salt. Despite some limitations in the scope, this method was found to be particularly effective for the introduction of an acrylate group at the C3 position of these heterocycles. Furthermore, the use of carbamate as a directing group, has allowed a large number of post-functionalization reactions such as cross-couplings catalyzed by nickel and iron salts. The second part of our work was devoted to the arylation of 2-quinolone at the C3 position by photoredox catalysis. More particularly, under mild conditions (ambient temperature, without additives), the arylation of these 2-quinolones was carried out using aryldiazonium tetrafluoroborate salts as a precursor of aryl radicals. Control experiments, measurements of UV-visible absorption spectra and an ON/OFF experiment were also performed to elucidate the mechanism of this photocatalysed arylation.

Cette thèse présente le développement du réarrangement photochimique des lactames N -hétérosubstituées ainsi que son potentiel d'application en synthèse organique. Le premier chapitre traite de l'étude des possibilités et limitations de la photolyse des N -chlorolactames, les premiers précurseurs rapportés pour cette nouvelle contraction de cycle. Une variété de substrats ont été synthétisés et réarrangés afin d'établir la généralité de cette nouvelle réaction. Une discussion élaborée sur les résultats obtenus ainsi que les preuves mécanistiques apportées par ceux-ci y est faite. Une proposition mécanistique de cette nouvelle réaction est également apportée. Le deuxième chapitre présente la synthèse et contraction de cycle des N -mésyloxylactames. Celles-ci ont été élaborées afin d'inhiber la voie radicalaire secondaire en compétition lors de la photolyse des N -chlorolactames et par ce fait augmenter le rendement provenant de cette nouvelle migration [1,2].Cette nouvelle modification réactionnelle a démontré des rendements beaucoup plus élevés et synthétiquement viables pour les carbamates isolés et une bonne généralité pour le type de précurseurs pouvant subir cette migration stéréospécifique. Le réarrangement photochimique des lactames N -hétérosusbtituées est donc devenu une méthode fiable et prévisible pour la formation de liens C-N de manière stéréospécifique et ainsi une nouvelle réaction complémentaire aux réarrangements ioniques existants. Le troisième chapitre traite de l'application de cette nouvelle méthodologie vers la synthèse de la (+)-géphyrotoxine. Deux approches synthétiques racémiques ont été développées et un précurseur avancé vers cet alcaloïde a été synthétisé de manière expéditive avec un bon rendement et la bonne stéréochimie relative. Une version énantiosélective a été proposée en employant cette nouvelle stratégie.

Notre laboratoire a mis au point en 2005 les premiers réarrangements de Smiles dans des réactions de type Ugi conduisant à des couplages à quatre composants entre isonitriles, phénols électroniquement appauvris, amines et dérivés carbonylés. Les travaux réalisés au cours de la première année de thèse ont essentiellement porté sur la fonctionnalisation de phénols par introduction d'un groupement halogéné, et ont abouti au le développement d'une nouvelle synthèse one-pot d'indole par cascade couplage de Ugi-Smiles / réaction de Heck. Cette méthode a pu être étendue à d'autres structures hétéroaromatiques, à savoir des pyrimidines et des pyridines, permettant ainsi l'obtention de structures hétérocycliques variées. Un second projet de recherche a porté sur la réaction de Ugi-Smiles. Jusqu'à présent, nous n'étions pas parvenus à utiliser l'ammoniaque dans ce couplage, puisqu'il ne réagissait pas dans les conditions classiques. Nous avons mis au point un nouveau mode opératoire qui permet de réaliser cette réaction particulièrement intéressante, en cela qu'elle permet d'obtenir en une seule étape et de manière efficace des produits de type NH-aryl carboxamide, composés ayant un fort potentiel thérapeutique. En marge de ces recherches sur le couplage de Ugi-Smiles, nous avons développé une nouvelle synthèse de 1,2,4-triazoles par oxydation d'amidrazones. L'intérêt de ce procédé réside dans sa parfaite écocompatibilité, puisqu'il utilise l'oxygène de l'air comme oxydant, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à un catalyseur.

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

Les dérivés hétérocycliques sont incorporés dans la structure de nombreuses molécules biologiquement actives, naturelles ou de synthèse. Ce travail de thèse décrit les efforts réalisés pour développer de nouvelles voies d'accès à deux familles de ces composés hétérocycliques : les hétérocycles phosphorés et les pyrimidines. Le premier chapitre est dédié à une étude bibliographique de l'ensemble des méthodologies d'hydrophosphonylation et d'hydrophosphinylation connues à ce jour. Le second chapitre décrit nos efforts pour développer des réactions de formation de liaisons carbone-phosphore pallado-catalysées. Le dernier chapitre est consacré à la mise au point d'une synthèse originales de β-enaminones protégées et de leur utilisation pour la synthèse de pyrimidines diversement substituées. / Compounds classified as heterocyclic are found in numerous natural products and molecules biogically active. The work described herein will focus on the synthesis of two families of heterocyclic compounds through two distincts synthetic pathways. The first one lays in the organophosphorus chemistry. In Chapter I, numerous methodologies known in the literature will be explained. The significance of metal-catalyzed hydrophosphonylation / hydrophosphinylation reactions will be described. Chapter II stands for the experimental exploration of metal-catalyzed intramolecular and intermolecular P-C bond formation. In Chapter III the attention will be turned to the development of a base-catalyzed synthesis of Cbz-protected β-enaminones and their subsequent implementation in the cyclization reaction towards 2,4,6-trisubstituted pyrimidines.

Les hétérocycles azotés chiraux représentent une classe importante de composés biologiquement actifs. L’hydroamination asymétrique intramoléculaire correspond parfaitement au concept d’économie d’atomes et permet l’accès direct à la formation de nouvelles liaisons carbone-azote. Le développement de catalyseurs pour la formation de pyrrolidines et piperidines reste cependant une tâche importante. Le thème de cette thèse est l’étude de nouveaux complexes chiraux binaphthylamide d’yttrium facilement accessibles et leur application pour promouvoir la réaction d’hydroamination/cyclisation des amines primaires liées à des alcènes stériquement encombrés.Des complexes chiraux binaphthylamidure alkyl ate d’yttrium ont été développés. Ces systèmes catalytiques ont été préparés in situ par une réaction simple stœchiométrique en présence d’un précurseur d’yttrium [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] connu et d’une variété de ligands chiraux binaphthyldiamine substitués. Les complexes chiraux hétéroleptiques obtenus se sont révélés actifs et énantiosélectifs pour la réaction d’hydroamination asymétrique intramoléculaire des aminoalcènes 1,2-disubstitués conduisant à la formation d’hétérocycles azotés avec cinq et six châinons. Les catalyseurs d’yttrium préparés à partir du ligand (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine H2L13 et des ligands (R)-benzyl N-para-substitués H2L4 or H2L6 se sont révélés les plus énantiosélectifs à 70-110°C pour la réaction d’hydroamination/cyclisation des aminoalcènes encombrés. Un excès énantiomérique de 77% a été obtenu comme valeur la plus élevée décrite jusqu’à présent pour l’hydroamination asymétrique intramoléculaire des amines comportant des alcènes 1,2-disubstitués. Les premiers exemples de la réaction d’hydroamination intramoléculaire asymétrique des aminoalcènes 1,1,2-trisubstitués ont été rapportés. Les complexes ate alkyl d’yttrium ont fourni les produits hétérocycliques avec des centres quaternaires énantiomériquement enrichis dans des conditions réactionelles plus sévères que la cyclisation des aminoalcènes 1,2-disubstitués et avec des énantiosélectivités prometteuses atteignant 55%. Les complexes alkyl d’yttrium contenant une molécule de chlorure de lithium [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] ont été préparés et comparés aux mêmes complexes sans LiCl. Ils se sont révélés être des catalyseurs efficaces pour la réaction d’hydroamination intramoléculaire des aminoalcènes terminaux. / Chiral nitrogen-containing heterocycles represent an important class of biologically active compounds. The asymmetric intramolecular hydroamination perfectly matches the concept of sustainable chemistry and allows the formation of new nitrogen-carbon bonds in an ideal atom efficiency and economy, starting from non activated substrates. The development of catalysts for formation of enantioenriched pyrrolidines and piperidines derivatives remains however a challenging task. The topic of this dissertation is the study of new easily accessible chiral yttrium binaphthylamide complexes and their application for promoting the hydroamination/cyclisation of primary amines tethered to sterically demanding alkenes. Chiral binaphthylamido alkyl ate yttrium complexes have been investigated. These catalytic systems have been prepared by a facile in situ stoichiometric reaction of a well-known yttrium precursor [Li(THF)4][Y(CH2SiMe3)4] with a variety of chiral substituted (R)-binaphthylamine ligands. These chiral heteroleptic complexes are shown to be efficient catalysts for the enantioselective intramolecular hydroamination of 1,2-disubstituted aminoalkenes leading to the formation of five and six-membered N-heterocycles. Yttrium catalysts prepared from (R)-N-anthrylmethyl-binaphthylamine ligand H2L13 and (R)-N-para-substituted benzyl ligands H2L4 or H2L6 proved to be the most enantioselective catalysts at 70-110°C for the hydroamination/cyclisation of challenging aminoalkenes. An enantiomeric excess value of 77 % was indeed disclosed as the highest value reported so far for the asymmetric intramolecular hydroamination of amines tethered to 1,2-disubstituted alkenes. The first examples of asymmetric intramolecular hydroamination of 1,1,2-tri-substituted aminoalkenes have been reported. The alkyl ate yttrium complexes produced the heterocyclic compounds with enantioenriched quaternary centres under harsher reaction conditions than the cyclisation of the corresponding 1,2-disubstituted alkenes, and with promising enantioselectivities of up to 55 %.The neutral alkyl yttrium complexes containing one molecule of lithium chloride [{(R)-C20H12(NSiMe3)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] and [{(R)-C20H12(NC5H9)2}Y{CH2SiMe3}{LiCl(THF)2}] have been prepared and compared with the same complexes lacking LiCl. They have been revealed as efficient catalysts for intramolecular hydroamination of terminal aminoalkenes.

Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l'étude de la réactivité de dérivés doublement liés du germanium. Nous avons réussi au cours de ce travail, d'une part à synthétiser le premier aminoester a-germanié cyclique stable ainsi que son homologue phosphoré; nous avons montré d'autre part à travers quelques exemples, que grâce à sa structure originale, le germène Mes2Ge=CR2 (Mes = 2,4,6-triméthylphényl, CR2 = fluorénylidène) peut se comporter, en fonction des nitriles qui lui sont confrontés, comme une base, un réactif dipolaire 1,2 ou un hétérodiène. Cette ambivalence démontre le riche potentiel du germène comme synthon. Ce germène est un composé hyperréactif: ainsi de nombreux hétérocycles de structure inédite - difficilement accessibles par d'autres voies - ont été obtenus par des réactions de cycloaddition [2+2] ou [2+3] entre ce dernier et divers substrats insaturés tels que les isocyanates et isothiocyanates, les nitroalkyles et le disulfure de carbone. Nos résultats montrent donc que ce dérivé à double liaison germanium-carbone constitue une "brique moléculaire" de choix en synthèse organométallique et hétérocyclique.