La lavendamycine est une molécule d'origine naturelle isolée en 1981 et formée par Streptomyces lavendulae qui est une bactérie. Cette molécule pentacyclique possède des propriétés antivirale, antimicrobienne et anticancéreuse. En effet, elle permet d'inhiber l'activité enzymatique des topoisomérases de type I (enzymes nécessaires à la réplication de l'ADN lors de la division cellulaire). Cependant, son intérêt est assez limité du fait de sa toxicité élevée pour l'organisme humain. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire ont permis de synthétiser des analogues de la lavendamycine. Ces analogues diversement substitués se sont révélés moins toxiques mais de faible activité biologique. Ces composés possèdent une certaine mobilité conformationnelle (rotation autour de liaison entre les cycles). Il serait alors intéressant de conférer une rigidité structurale à ces molécules par la création d'un nouveau cycle afin d'obtenir des structures analogues à celle de la camptothécine (substance inhibitrice la plus connue des topoisomérases de type I).<br /><br />Pour synthétiser ces analogues de la lavendamycine à géométrie contrainte, nous avons d'abord préparé un premier analogue pentacyclique possédant un groupement hydroxyméthyle en position 3. L'étape-clef de cette synthèse est une réaction de Pictet-Spengler entre une quinoléine fonctionnalisée et l'ester méthylique du tryptophane. Dans un premier temps, nous avons tenté de créer le nouveau cycle via une cyclisation intramoléculaire en milieu basique au niveau d'un nucléofuge (introduit à partir du groupe hydroxyle) et de l'azote pyrrolique du cycle D. Mais la préparation des composés à groupements nucléofuges a posé de gros problèmes et cette approche n'a pas abouti. En revanche dans un deuxième temps, une cyclisation intramoléculaire réalisée à partir d'un aldéhyde (obtenu à partir du groupement hydroxyméthyle) et de l'azote pyrrolique du cycle D a permis de former la structure hexacyclique souhaitée. Les deux premiers analogues de la lavendamycine à géométrie contrainte ont ainsi été obtenus en huit et neuf étapes avec des rendements globaux de 9,9% et 5,1%.<br /><br />Nous avons poursuivi notre étude par une fonctionnalisation des analogues à mobilité conformationnelle réduite. En effet, nous avons d'abord préparé des analogues possédant un groupement amino en position 7 sur le cycle A. Cette fonctionnalité a été introduite très tôt dans la synthèse et elle a nécessité une protection sous forme de ditosylamide. Nous avons également préparé des analogues qui tout en conservant ce groupement amino en position 7 avaient soit un groupement méthoxy en position 6 sur le cycle A, soit un groupement éthyle sur la position 4 du cycle B. Malgré des difficultés, ces trois séries d'analogues ont été préparées en neuf ou dix étapes avec des rendements globaux compris entre 1,2% et 4,8%.<br /><br />Ces analogues de la lavendamycine à géométrie contrainte, ou non, ont été soumis à des tests biologiques par le NCI (National Cancer Institute). Ils ont montré généralement une certaine activité biologique mais qui n'était pas suffisamment importante pour être exploitée en tant qu'agents anticancéreux.

Dans une première partie, une méthode efficace et générale de préparation de pyrroles E-fluoroalkylés a été développée. Ces derniers ont été facilement obtenus en deux étapes à partir d'énones E-fluoroalkylées avec de bons rendements. L'oxydation sélective du squelette furanique des pyrroles E-fluoroalkylés, comportant un groupement 2-furyl en position 5 du cycle pyrrolique, puis leur décarboxylation, ont alors donné accès à deux nouvelles familles de synthons pyrroliques fluoroalkylés, très intéressantes pour la conception de molécules bioactives. Dans une seconde partie, deux méthodes originales de trifluorométhoxylation nucléophile, utilisant le triflate de rifluorométhyle (TFMT) ou le 2,4-dinitro(trifluorométhoxy) benzène (DNOB) en tant que générateurs de l'anion trifluorométhanolate, ont été développées. Certains trifluorométhyl éthers ainsi synthétisés ont alors été employés pour la préparation d'énaminones trifluorométhoxylées, précurseurs d'hétérocycles aromatiques trifluorométhoxylés inédits tels que des nicotinates, des pyrimidines, des pyrazoles et des isoxazoles

Ces travaux de thèse traitent de la synthèse et de la fonctionnalisation d'hétérocycles azotés catalysées par les métaux de transition. La première partie de ce projet a été consacrée à la mise en place d'une méthode simple et efficace pour la N-cyclopropylation de différents composés azotés. A partir de l'acide cyclopropylboronique, en présence de sels de cuivre et dans des conditions de couplage oxydant, une grande variété de composés azotés ont pu être N-cyclopropylés. Cette méthode permet une nouvelle voie d'accès aux substrats N-cyclopropylés.La deuxième partie de ces travaux de thèse porte sur l'étude de la synthèse de benzimidazole. Ces hétérocycles azotés ont pu être obtenus à partir d'amidines grâce à une séquence réactionnelle faisant intervenir une réaction de N-arylation suivi d'une cyclisation via la fonctionnalisation d'une liaison C-H.La troisième partie de ce manuscrit se focalise sur la synthèse de pyrroles. Cette famille de composés est réputée pour son abondance dans les molécules biologiquement actives. Nous avons développé une réaction séquentielle monotope, permettant la synthèse de N-H pyrroles poly-fonctionnalisés via la formation d'un énaminone, catalysée par de l'indium (III), suivi d'une étape d'hétéroannulation catalysée par du palladium.Enfin, la dernière partie de ce projet scientifique décrit notre approche vers la synthèse totale d'un alcaloïde : la (-)-norsuavéoline. L'originalité de notre approche est basée sur la synthèse, dans un premier temps, du noyau pyridinique de la molécule à partir de l'acide L-(-)-glutamique, pour finir par la formation tardive du noyau indolique. Jusqu'à maintenant, nous avons développé et optimisé la synthèse de la pyridine. Des études sont toujours en cours au laboratoire afin de former la partie indolique et de terminer cette synthèse.

Face à l'apparition grandissante de souches bactériennes multi-résistantes à l'arsenal d'antibiotiques actuels, les thiopeptides antibiotiques, bien que connus depuis plus de 60 ans, suscitent actuellement un fort regain d'intérêt. En effet, cette classe de molécules présente une forte activité antibiotique contre des souches bactériennes résistantes et multirésistantes, et met en œuvre deux modes d'inhibition originaux de la synthèse protéique encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Leur développement pharmacologique est en particulier freiné par la difficulté de préparation de ces molécules très complexes. L'élaboration d'une stratégie innovante de synthèse de la partie la plus complexe de ces molécules, le cœur hétérocyclique est étudiée dans ce travail. Cette approche repose sur l'étude et la valorisation de nouvelles méthodologies de fonctionnalisation directe des liaisons C-H et C-X de mono- et bis-thiazoles avec une large gamme d'hétéroaromatiques. Sa viabilité est démontrée par la préparation du cœur hétérocyclique commun aux amythiamicines.

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La présence importante des hétérocycles azotés en chimie organique et médicinale explique le grand intérêt et les très nombreuses recherches dont ils font l’objet. Parmi tous ces motifs, les pyrrolidines ainsi que les γ- et δ-lactames bicycliques ont tout particulièrement focalisé notre attention. En se basant sur des résultats antérieurs obtenus au laboratoire nous avons mis au point deux nouvelles voies d’accès rapides et innovantes pour accéder diastéréosélectivement à ces motifs. D’une part une réaction tandem aza-MIRC (Michael Induced Ring Closure) a permis de former des pyrrolidines polysubstituées et d’autre part une séquence domino oxa-Michael/aza-MIRC a donné accès à de très nombreux γ- et δ-lactames bicycliques. Ces deux méthodes ont, en outre, été appliquées à la synthèse de composés d’intérêts connus pour leurs activités biologiques. La séquence aza-MIRC a été utilisée pour les synthèses totale et formelle respectivement des alcaloïdes Coerulescine et Martinelline, tandis que le processus oxa-Michael/aza-MIRC a été employé pour accéder de manière stéréosélective à des composés spirooxindoliques énantioenrichis. En parallèle du développement de ces deux méthodes, une étude mécanistique poussée de la séquence oxa-Michael/aza-MIRC a été réalisée au moyen de calculs théoriques. Cette étude a permis d’expliquer la majeure partie des résultats obtenus en fournissant un outil puissant capable d’anticiper, dans une certaine mesure, la réactivité de la séquence domino oxa-Michael/aza-MIRC. / N-heterocycle scaffolds are found in many synthetic and medicinal chemical compounds explaining the high interest for developing efficient synthetic methodologies to reach such structures. In that field, our group has developed over the years innovative routes to y-lactams and bicyclic γ- and δ-lactams using tandem and domino reactions. Based on those previous works, we have developed two new methods to synthesize N-heterocycles. A tandem aza-MIRC (Michael Induced Ring Closure) sequence have been investigated to access pyrrolidines whereas the bicyclique scaffold of bislactames have been obtained using a domino oxa-Michael/aza-MIRC pathway. These two new methods have been then applied to the syntheses of more complexes and thus challenging backbones. The aza-MIRC tandem process have been used for the total and formal synthesis of alkaloids Coerulescine and Martinelline, respectively, whereas the domino oxa-Michael/aza-MIRC sequence has proved to be a powerful tool for stereoselective access to enantioenriched spirooxindolic compounds. DFT calculations studies have allowed elucidation of the diastereoselectivity and double chirality transfer of the domino reaction therefore could be used in the future to develop efficient total syntheses.

La catalyse organométallique est l'un des piliers de la synthèse chimique moderne. Elle permet notamment la formation rapide de liaisons carbone-carbone et carbone-hétéroatome, processus les plus importants pour la fabrication des milliers de composés nécessaires à la vie contemporaine. Elle répond également aux critères d'économie d'atomes et d'énergie, et de réduction des déchets, des risques et des coûts de mise en oeuvre d'une réaction chimique.Parmi les thématiques les plus récentes de la synthèse organique, la catalyse homogène à l'or s'est imposée en seulement quelques années comme un outil synthétique très puissant. Elle autorise la génération rapide de complexité moléculaire à partir de substrats simples par l'activation d'insaturations carbonées. Durant ces études, nous avons tenté de tirer profit du caractère carbophile des complexes d'or (1) et (Ill) mais aussi de leur affinité pour certaines fonctions polaires pour transformer des hétérocycles acétyléniques en composés hétéropolycycliques dans des réactions en cascade. La réactivité complémentaire des complexes d'argent (1) a également été exploitée, ces derniers présentant de surcroît une sélectivité remarquable pour la déprotection d'éthers de méthoxybenzyle. / Organometallic catalysis is a key tool of modern chemical synthesis. lts use is ubiquitous in the preparation of bulk or fine chemicals, in particular for the assembly of carbon-carbon and carbon-heteroatom bonds. Besides its overall efficiency, it responds to the responsible criteria of energy and atom economy, the reduction of waste, risk, and financial costs needed to perform a chemical reaction.ln just a few years, homogenous gold catalysis has emerged as an invaluable tool for the fast generation of molecular complexity. lndeed, it allows the strong electrophilic activation of unsaturated hydrocarbon moieties (e.g. alkynes or alienes). During this PhD thesis, we focused our studies on the use of gold's pi acidity as weil as its "classical" - but less discussed - Lewis acid character for the triggering of cascade reactions.Starting from acetylenic heterocycles, we targeted the synthesis of polycyclic compounds. The milder reactivity of silver complexes was also found useful in these reactions, as weil as in the deprotection of methoxybenzyl ethers.

La Nature est une source quasi inépuisable de molécules possédant des propriétés biologiques souvent remarquables. Ainsi, les plantes fournissent chaque jour de nouvelles structures dont les chimistes s’inspirent afin de créer de façon synthétique des molécules similaires ou dérivées pouvant avoir de potentielles applications en tant qu’agents thérapeutiques par exemple.L’émergence de la catalyse organométallique a permis d’améliorer considérablement les méthodes de synthèse de molécules complexes. La catalyse homogène à l’or, dont le potentiel n’a été exploité qu’à partir des années 2000, a prouvé son efficacité pour effectuer de nombreuses réactions permettant de créer plusieurs liaisons carbone-carbone ou carbone-hétéroatome en une étape. Les conditions douces et la grande tolérance des catalyseurs d’or vis-à-vis de groupements fonctionnels divers ont naturellement mené à l’application de la catalyse à l’or à la synthèse de produits naturels. Ces études s’inscrivent dans cette dynamique et exploitent la réactivité d’azacycles contraints et d’alcynes en présence d’or(I) pour former des squelettes hétérocycliques couramment rencontrés au sein de produits naturels. La réactivité particulière des groupements sulfonyles protecteurs de l’azote a également été étudiée pour synthétiser différentes molécules azabicycliques. Les méthodes de synthèse mises au point ont finalement été appliquées à la synthèse de molécules cibles. / Nature is a nearly endless source of molecules, often possessing remarkable biological properties. Thus, plants provide new structures every day, inspiring chemists to synthetically create similar molecules or analogs, which are potential therapeutic agents for example. The emergence of organometallic chemistry allowed for considerable improvement of synthetic methods to make complex molecular scaffolds. Homogeneous gold catalysis, whose potential has only been explored starting from 2000, proved its efficiency to make numerous reactions. Most of them can generate several carbon-carbon or carbon-heteroatom bonds in one step. Soft conditions as well as good tolerance of gold catalysts toward multiple functional groups naturally led to the application of gold-catalyzed steps in various total syntheses of natural products.The present study evolves in this context and explores the reactivity of strained azacycles and alkynes in the presence of gold(I) to form heterocyclic skeletons that are commonly found in natural products. The specific reactivity of sulfonyl nitrogen-protecting groups has also been studied to synthesize azabicyclic compounds. The application of those various new methodologies to the synthesis of target molecules has finally been studied.

De par leur grande diversité chimique et leur implication dans de nombreux mécanismes biologiques, les molécules phosphorées font l'objet de nombreuses recherches scientifiques. Depuis près de 30 ans, plusieurs composés phosphorés ont été développés et utilisés pour leurs propriétés médicinales ou phytosanitaires. Les dérivés de type phosphinates ou phosphonates se sont révélés être des composés de choix, grâce à leur grande stabilité chimique et enzymatique. Par ailleurs, les sucres et leurs analogues ont largement démontré leur potentiel biologique en raison de leur implication dans de nombreux processus biologiques. Dans ce contexte, il a été envisagé de développer des analogues de sucres phosphorés possédant un atome de phosphore endocyclique. Il s'agit de structures totalement inédites obtenues à partir de précurseurs phosphorés simples et par des réactions de type : P-alkylation, Pudovik, ouverture d'époxyde, cyclisation par transacétalisation ou transestérification. Grâce à des synthèses en 4 à 7 étapes, deux familles de phosphinosucres ont été préparées ainsi qu'une famille de phosphonosucres en tant qu'analogues de sucre. En parallèle, la synthèse d'analogues de nucléosides phosphorés a également été étudiée par introduction de nucléobases sur les analogues de sucres phosphorés précédemment cités. Ces travaux ont mis en jeu des réactions issues à la fois de la chimie de nucléosides mais également de la chimie du phosphore, permettant d'accéder à des analogues de nucléosides totalement inédits dont l'activité antivirale a pu être évaluée. Enfin, une nouvelle famille de phosphonates nucléosidiques acycliques a été synthétisée en 6 ou 7 étapes en série pyrimidique. Deux prodrogues dérivées de la cytosine et de l'uracile ont également été préparées avec des groupements enzymolabiles de type Bis-(S-acyl-2-thioéthyle). L'ensemble des analogues de nucléotides synthétisés ont été évalués pour leurs propriétés antivirales contre les virus de l'hépatite C et du SIDA. Ainsi, à travers ce projet, trois grandes familles de nouvelles molécules phosphorées ont été développées : les hétérocycles phosphorés oxygénés en tant qu'analogues de sucres, des analogues de nucléosides phosphorés, une nouvelle classe de phosphonates nucléosidiques acycliques. / According to their wide chemical diversity and their implication in many biological processes, phosphorus compounds are intensively studied by organic chemists. Since 30 years, many phosphorus molecules have been developed and used for their biological properties in medicine or agrochemistry. Chemically and enzymatically stable compounds, phosphonates and phosphoninates are potential derivatives for drug design. Besides, sugars are an important biological family involved in numerous biological pathways which have widely revealed a high therapeutic potential. In this context, the first objective of these works was to develop sugar analogues with an endocyclic phosphorus atom (phosphasugars) to synthesize unpublished families of phosphinosugars and phosphonosugars. Their synthesis were carried out in 4 to 7 steps, using as key reactions : P-alkylation, Pudovik, epoxyde ring-opening reaction, cyclisation by transacetalisation or transesterification. Moreover, these phosphasugars were extended to the synthesis of new nucleoside analogues by introducing nucleobase on phosphasugar moiety. The antiviral activity of these new compounds was evaluated. Finally, a new class of acyclic nucleoside phosphonates was prepared in pyrimidinyl series. Different nucleotide analogues and prodrugs were synthesized in 6-7 steps with uracil, thymine and cytosine and evaluated against HCV and HIV.

La catalyse, les solvants alternatifs et l'économie d'atome font partie des clés pour le développement de nouvelles stratégies durables de synthèse. Des hétérocycles comme les quinoléines substituées, par réaction de cycloisomérisation catalysée par le cuivre en utilisant les liquides ioniques, et les isoquinoléines carbonylées par réaction de carbonylation oxydante catalysée par le palladium dans le méthanol ont été synthétisées. La formation sélective de 1,3-dihydroisobenzofuranes et/ou 1H-isochromènes a été tentée par réaction de cycloisomérisation catalysée par différent métaux de transition. La synthèse d'hétérocycles à cinq chaînons, par exemple furanes, pyrroles et pyrrolin-4-ones à été mise au point par nouvelle réaction de cycloisomérisation catalysée par de sels de platine ou d'or en utilisant des diols, des amino alcools ou des α-amino-ynones dans le PEG sous activation micro-ondes. Les produits sont récupérés pur après une simple étape de précipitation-filtration. Les α-amino-ynones chiral sont synthétisée à partir de N-protégé carboxyanhydrides des aminoacides (UNCAs). Une réaction de iodocyclisation a été aussi développée pour obtenir de nouvelles structures hétérocycliques. / Catalysis, alternative solvents and atom economy represent key areas for the sustainable development of versatile strategies in organic chemistry. Fused heterocycles, such as substituted quinolines by a cycloisomerization reaction using a recyclable catalytic system copper/ionic liquids and isoquinoline-4-carboxylic esters based on PdI2-catalyzed oxidative carbonylation were prepared. A selective 5-exo-dig or 6-endo-dig cyclization route to obtain 1,3-dihydroisobenzofurans and/or 1H-isochromenes was tested by metal transition cycloisomerization reaction of alkynylbenzyl alcohols in PEG. Five membered ring heterocycles such as furans, pyrroles and pyrrolin-4-ones were successfully obtained by a novel platinum or gold-catalyzed cycloisomerization reaction of diols, aminoalcohols or α-amino-ynones in poly(ethylene glycol) (PEG) under microwave irradiation. The heterocyclic systems were recovered pure after a simple precipitation-filtration work-up. The catalytic systems were studied by using the TEM and XPS techniques. The chiral α-amino-ynone substrates were prepared by an original method starting from N-protected carboxyanhydrides of amino acids (UNCAs). Also unprecedented results are reported in the area of iodocyclization to obtain chiral iodopyrrolin-ones.