Inspiriert von den natürlich vorkommenden Antibiotika der Gramicidin Familie und ihrer d-(alt)-l Aminosäuresequenz, die es diesen Oligopeptiden ermöglicht, eine beta–helikale Sekundärstruktur einzunehmen, war das Hauptziel dieser Arbeit die Synthese und Charakterisierung von Peptiden und diversen Pseudopeptiden mit regulärer all-l und d-(alt)-l Sequenz und die Untersuchung des Einflusses dieser stereochemischen Variation auf die Strukturen und Eigenschaften dieser Verbindungen. Zusätzlich ergab der Austausch von Amid-Bindungen im Peptid-Rückgrat durch verschiedene Isostere diverse, teils einzigartige Pseudopeptid-Strukturen, wohingegen Verzweigung des linearen Peptid-Rückgrates zu sphärischen Molekülen führte. Alle Projekte zielten auf die Entwicklung und Synthese diskreter Oligomere für Strukturuntersuchungen, sowie auf die Einbindung der jeweiligen Strukturelemente in Polymere. Die Polymerization geeigneter Monomere zu Polymeren soll zu makro- und supramolekularen Nano-Objekten führen. Die divergent/konvergente Synthese einer Serie von Oligo-d-(alt)-l-lysinen zielte auf die Generierung hydrophiler, pH-sensitiver nanotubularer Strukturen. Schrittweiser Austausch von Amid-Bindungen des Peptid-Rückgrates durch Ester-(alt)-Urea-Einheiten führte zu all-l und d-(alt)-l Oligopseudoleucinen mit 50% und 0% Amid-Bindungs-Anteil. Design, Synthese und Polymerisation von AB-“Click”-Monomeren, basierend auf all-l and l-(alt)-d lysin Dipeptiden, ergaben hochmolekulare, Triazol-enthaltende Polypseudopeptide, deren Seitenketten mit Pyrenbuttersäure quantitativ postfunktionalisiert werden konnten. Die Einführung von Verzweigung in Glutamat-Peptide ergab chirale Dendrimere mit adressierbaren fokalen und periphären Funktionalitäten, sowie variabler Ladungsdichte. Design, Synthese und Polymerisation eines Glutamat basierenden AB2-“Click”-Monomers lieferte verwandte chirale hyperverzweigte Polypseudopeptide. / Inspired by the naturally occurring antibiotics of the Gramicidin family and their d-(alt)-l amino acid sequence, enabling these oligopeptides to adopt a beta–helical secondary structure, the work presented in this thesis targeted the syn-thesis and characterization of peptides and diverse pseudopeptides with regular all-l and d-(alt)-l sequences and the influence of this stereochemical variation on the compounds’ structures and properties. Further diversification of the struc-tures as obtained by replacing amide bonds in the peptide backbone with differ-ent isosteres, affording unique pseudopeptide structures. In addition spherical molecules were generated by introducing branching into the linear peptide scaf-fold. Throughout all projects, the aim was the design and synthesis of discrete oligomers for structural investigations and the incorporation of the respective structural elements into polymers via the polymerization of suitable monomers, in order to generate nanoscale macromolecular and supramolecular objects. The divergent/convergent synthesis of a series of oligo-d-(alt)-l-lysines targeted the generation of hydrophilic, pH-sensitive nanotubular structures. The stepwise replacement of peptide backbone amide bonds with ester-(alt)-urea moieties afforded all-l and d-(alt)-l oligopseudoleucines with 50% and 0% amide content. The design, synthesis, and polymerization of an AB-“Click”-monomer, based on all-l and l-(alt)-d lysine dipeptides afforded high molecular weight, triazole con-taining polypseudopeptides. Quantitative coupling to pyrene butyric acid afforded the respective side chain labeled polymers. The introduction of branching into glutamate peptides afforded fully chiral den-drimers with addressable focal and peripheral functionalities and variable charge density. The design, synthesis, and polymerization of a glutamate based AB2-“Click”-monomer led to related chiral hyperbranched polypseudopeptides.

Dans ce mémoire, je présente mes études sur une stratégie efficace développée pour la synthèse de cétones homoallyliques substituées à partir de l’addition en cascade de réactifs de Grignard vinyliques substitués sur des α-amino esters catalysée par des sels de cuivre. L’utilisation de ces cétones homoallyliques a permis d’obtenir des mimes peptidiques comprenant un isostère de type hydroxyéthylène du lien amide. L’étape clé de cette stratégie repose sur la synthèse de cétones homoallyliques substituées intermédiaires à partir de la réaction d’additions en cascade catalysée au cuivre, de bromure de β,β-diméthylevinyle magnésium sur des analogues d’esters de la phénylalanine et de la sérine. Les cétones homoallyliques résultantes sont réduites sélectivement en alcool, la liaison double est clivée oxydativement et l’acide carboxylique résultant est couplé à un acide aminé. Afin d’évaluer l’effet qu’ont le remplacement du lien amide central dans un coude β par un hydroxyéthylène et de la présence d’un gem diméthyle sur la chaîne carbonée sur la conformation tridimensionnelle adoptée par les tripeptides générés, des analyses à l’état solide par diffraction aux rayons X, des analyses en solution par la spectroscopie RMN et des expériences de type NOESY ont été réalisées. Ces études ont permis de définir un nouveau type de coude β. La présence de pont hydrogène intramoléculaire et l’effet de restriction de conformation induit par le gem diméthyle, généralement appelé effet Thorpe-Ingold, favorisent la formation d’un coude β. / In this thesis, I discuss my studies toward the synthesis of substituted homoallylic ketones from the copper-catalyzed cascade addition of substitued vinyl Grignard reagents to carboxylic esters. The homoallylic ketones were used to provide different peptidomimetics containing a hydroxyethylene isostere instead of an amide bond. The methyl ester of phenylalanine and serine derivatives were reacted in copper-catalyzed cascade additions of substitued vinylmagnesium bromide to provide substitued homoallylic ketone intermediates. Selective reduction of the ketone to an alcohol, oxidative cleavage of the double bond, followed by peptide coupling with amino acid lead to the desired peptidomimic. The influence of changing the central amide bond for a hydroxyethylene isostere in a β-turn and the effect of a gem dimethyl group on the backbone conformation adopted by the newly synthesized tripeptides, were studied by X-ray diffraction and solution NMR spectroscopy using NOESY experiments. From these studies, it was revealed that the iso-butyric acid hydroxyethylene isomer induced a β-turn-like conformation, and may serve as a novel scaffold for peptide mimicry.