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Afin de corriger la suractivation de la voie de signalisation Raf/MEK/ERK observée dans 30 % des cancers,nous avons choisi d’inhiber la kinase Raf-1. Les inhibiteurs potentiels de Raf-1 ont été conçus avec un cyclecentral original 4-azaindolique. Pour apporter de la diversité fonctionnelle au niveau des sommets C-2 et C-5lors de la synthèse, nous avons optimisé deux méthodes à partir du synthon 5-méthoxy-4-azaindole-Nphénylsulfonyle.La première est une réaction de lithiation du sommet C-2 suivie de la condensation dedifférents électrophiles et la deuxième est la C-arylation ou N-arylation du sommet C-5 à partir du dérivétriflate en 5 via des réactions de couplage pallado-catalysées de type Suzuki et Buchwald, respectivement.Ces deux méthodes ont permis d’aboutir à 2 séries de composés : une première série fonctionnalisée enposition N-1 et C-5 du noyau 4-azaindole et une deuxième série substituée en position C-5 et C-2.Pour tester les nouveaux inhibiteurs synthétisés et un inhibiteur naturel appelé PEBP, nous avons mis aupoint des tests d’activité in vitro sur l’ensemble de la cascade Raf/MEK/ERK et sur chacune des 3 kinases.Les tests ont été développés avec 2 méthodes de TR-FRET, Lance UltraTM et LanthascreenTM, et ont étévalidés avec des inhibiteurs commerciaux et comparés par rapport à la méthode radioactive PFBA.Au total, 30 produits finaux ont été évalués in vitro sur la kinase Raf-1. Grâce aux plateformes duCancéropôle GO, les produits ont aussi été testés sur 6 lignées de cellules cancéreuses et sur les kinasesdu cycle cellulaire DYRK1A, GSK3 et CDK5. Plusieurs molécules ont montré une activité antitumoraleencourageante de l’ordre du μM et un composé a été identifié comme inhibiteur de Raf-1 avec une valeurd’IC50 de 9,8 μM et une cytotoxicité sélective vis-à-vis des cellules du foie Huh7 (IC50 = 3 μM). / Considering the implication of the Raf/MEK/ERK pathway deregulation in 30 % of human cancers, wedecided to synthesize potential Raf-1 inhibitors. They were synthesized using the original 4-azaindole as thecentral core. To introduce various types of substituents in C-2 and C-5, we developed two methodologiesfrom the building block N-benzenesulfonyl-5-methoxy-4-azaindole. The first one is the C-2 lithiation followedby the addition of various electrophiles. The second methodology is the C-5 C-arylation or the N-arylationusing palladium-catalysed cross-couplings from the C-5 triflate derivative through Suzuki or Buchwald crosscoupling reactions, respectively. The two methodologies ended up to the synthesis of two series ofcompounds. The first one is functionalized in N-1 and C-5 of the 4-azaindole core. The second one issubstituated in C-2 and C-5.In order to test the newly synthesized inhibitors as well as the natural inhibitor PEBP, we have developedseveral tests to measure in vitro the effect of inhibitors on the activity of the complete cascade Raf/MEK/ERKand also on the activities of each individual kinase. The assays were developed by using 2 TR-FRETmethods, Lance UltraTM and LanthascreenTM, and were validated with commercially available inhibitors andcompare to the radioactive PFBA method.Finally, 30 compounds were evaluated through in vitro Raf-1 assays. By using the facilities offered by theCanceropôle GO platforms, the compounds were also tested on six different tumor cell lines and on thekinases DYRK1A, GSK3 and CDK5. Several compounds displayed encouraging antitumoral activity and onecompound was identified as a Raf-1 inhibitor with an IC50 value of 9.8 μM and a selective cytotoxicity activitytowards liver tumor cells Huh7 (IC50 = 3 μM).

Ces travaux ont permis d'approfondir les mécanismes de (dé)lithiation et de vieillissement dans des électrodes à base de silicium et de LiFePO4 pour accumulateurs Li-ion à partir d'observations multi-échelles. Des cartographies de phases, autant à l'échelle de la particule qu'à l'échelle de l'électrode, ont été menées par microscopie électronique mettant en évidence de fortes hétérogénéités. Pour le silicium, la mise en place de cartographie unique par STEM/EELS, s'appuyant sur une base de données des pertes faibles d'alliages sensibles à l'air et au faisceau d'électrons, a permis de comprendre les mécanismes de lithiation à l'échelle du nanomètre. L'étude de la première lithiation a montré des différences de mécanismes de réaction avec le lithium suivant deux facteurs : la taille des particules et les défauts au sein de celles-ci. Il a été observé une composition d'alliage LixSi plus faible pour les nanoparticules que pour les microparticules. Les défauts dus notamment au broyage constituent des sites préférentiels de lithiation. En vieillissement, les nanoparticules subissent de profonds changements structuraux et morphologiques, passant d'un état sphérique cristallin (50 nm) à un réseau de fils amorphe (5-10 nm d'épaisseur) contenu dans une matrice de SEI. Pour le LiFePO4, il a été clairement montré, par la combinaison de plusieurs techniques de microscopies électroniques (diffraction des électrons en précession, EFSD : Electron Forward Scattering Diffraction, EFTEM), que les particules de taille nanométrique (100-200 nm) étaient soit entièrement lithiées soit entièrement délithiées à l'équilibre thermodynamique. De fortes hétérogénéités ont été observées dans les électrodes fines comme dans les électrodes épaisses. A l'échelle des particules, l'analyse statistique de plus de 64000 particules a montré que les plus petites particules se délithient en premier. A l'échelle de l'agglomérat, les cartographies de phases ont révélé un mécanisme « cœur-coquille » : la réaction débute de la surface vers le centre des agglomérats. A l'échelle de l'électrode, le front de propagation de phase se déplace suivant des chemins préférentiels de plus grandes porosités de la surface de l'électrode vers le collecteur de courant. La conductivité ionique au sein de nos électrodes est le facteur limitant. / This work aimed at better understanding the (de)lithiation and aging mechanisms in LiFePO4 and silicon-based electrodes for Li-ion batteries from multiscale investigations. Phase mapping was performed by electron microscopy at the particle scale and at the electrode scale. This highlights some strong heterogeneities. The silicon study has shown some different lithium reaction mechanisms following two effects: particle size and crystalline defects. A smaller lithium amount in LixSi alloy was highlighted for the nanoparticles rather than for the microparticles. The defects mainly due to milling are preferential sites for the lithiation. In aging, the nanoparticles have undergone structural and morphological changes. The pristine crystalline spherical shape (50 nm) was transformed into an amorphous wire network (5-10 nm of thickness) contained in a SEI matrix. Thanks to a combination of electron microscopy techniques (precession electron diffraction, Electron Forward Scattering Diffraction, EFTEM), it was clearly shown that the LiFePO4 particles (100-200 nm) are either fully lithiated or fully delithiated at the thermodynamic equilibrium. Strong heterogeneities were observed in the thin and thick electrodes. At the nanoscale, the statistical analysis of 64000 particles unambiguously shows that the small particles delithiate in first. At the mesoscale, the phase maps reveal a core-shell mechanism at the scale of the agglomerates, from the surface to the center of these agglomerates. At the electrode scale, the phase front would move following preferential paths into the higher porosity from the surface in contact with electrolyte toward the current collector. The electrode ionic conductivity is the limiting parameter.

Le cancer est la plus grande cause de mortalité après les maladies cardiaques. Les cellules cancéreuses sont issues des cellules saines dont les systèmes de multiplications et de régulations ont été annihilés. Elles se multiplient anarchiquement et forment des tumeurs. Nous nous sommes donc intéressés au cancer de la vessie qui en termes d’incidences dans les pays industrialisés est le quatrième cancer chez l’homme et le neuvième chez la femme. Parmi les nombreux récepteurs surexprimés dans les cellules tumorales de vessie, la kinase Tyro3 s’est révélée indispensable à la survie de ces cellules tumorales. Le premier objectif de cette thèse est de synthétiser un inhibiteur sélectif de Tyro3 possédant un noyau purine. Une première stratégie est orienté vers la synthèse d’un inhibiteur de type I alors que la seconde stratégie est menée vers la synthèse d’un inhibiteur de type II. Deux composés montrent une activité intéressante à 1 µM sur Tyro3 et semblent adopter un profil d’inhibition de type II. Le second objectif de la thèse présente une approche méthodologique pour la substitution de la position 2 et 8 du noyau purine. Une première partie présente la double lithiation des positions 2 et 8 de la 6-chloro-9-(tétrahydro-2H-pyran-2-yl)-9H-purine suivie d’une substitution avec différents électrophiles. Le dérivé 2,8-diodé obtenu est engagé dans une réaction de Sonogashira conduisant à des dérivés 2-alcynyl-8-iodo ou 2,8-dialcynyle. Une seconde partie traite de l’amidation et amination pallado-catalysées de la 8-iodo-6-(phénylsulfanyl)-9-(tétrahydro-2H-pyran-2-yl)-9H-purine. / After heart diseases, cancer is the most important cause of death. Cancerous cells are normal cells which multiplication and regulation system have been affected. They anarchically grow and give tumors. We have investigated in bladder cancer which is fourth cancer among men and ninth cancer among women in industrial countries. Amongst overexpressed receptors in bladder cancerous cells, Tyro3 seems to be essential for the survival of bladder cancerous cells. First goal of this thesis is to synthesize a potent and selective inhibitor of Tyro3 with a purine scaffold. Two approaches have done. The first approach is the synthesis of a type I inhibitor whereas the second approach is the synthesis of a type II inhibitor. Two compounds have shown an interesting activity against Tyro3 at 1 µM and they seem to be type II inhibitors. The second part of the thesis was the functionalization of position 2 and 8 of purine scaffold. We show first the double deprotonation by lithium species of 6-chloro-9-(tétrahydro-2H-pyran-2-yl)-9H-purine following by substitution with different electrophiles. Obtained 2,8-di-iodine compound is engaged in Sonogashira reaction which gives 2-alkyne or 2,8-di-alkyne compunds. And, we investigate in palladium catalyzed amidation and amination of 8-iodo-6-(phénylsulfanyl)-9-(tétrahydro-2H-pyran-2-yl)-9H-purine.

L’objectif de ce travail de thèse est de développer une nouvelle voie d’accès aux hétérobiaryles à chiralité axiale selon une stratégie de synthèse atropoénantiosélective réalisée en l’absence de métaux de transition. Le projet combine une méthode de construction de la liaison Csp2-Csp2 appelée couplage Aryne, et une approche énantiosélective, le concept ICE (ionic chiral environment). Ce concept repose sur la mise en œuvre de ligands chiraux en tant que stabilisants du métal (Li) à partir d’un partenaire de couplage organolithié. L’environnement chiral résultant des agrégats chiraux générés doit permettre d’induire la chiralité lors de l’étape de couplage. La première partie de ce travail a consisté à développer une version hétérocyclique du couplage Aryne en conditions achirales. Les résultats obtenus à l’issue de cette étude ont permis de relier la nature électronique du partenaire hétérocyclique à sa réactivité dans le couplage. Le thiophène en particulier a fourni de très bons résultats ce qui nous a permis de développer davantage la méthode. La seconde partie de ce travail a eu pour objectif de développer le couplage étudié dans des conditions de solvants adaptées à la formation des agrégats mixtes chiraux envisagés. Cette étude a permis de mettre en évidence l’influence remarquable d’une gamme de plusieurs ligands (polyéthers, polyamines, aminoalcoolates,…) et sels (Li, Zn, K,…) sur le couplage développé en solvant apolaire. Par la suite, les conditions de couplages optimales ont été étendues à différents hétérocycles avec succès. En parallèle, des calculs théoriques de la densité fonctionnelle ont permis d’appuyer plusieurs de nos résultats ; ces calculs ont également fourni une analyse détaillée du mécanisme du couplage Aryne. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit a concerné le couplage d’un partenaire hétérocyclique encombré des dérivés du thiophène et du benzothiophène / The aim of this thesis work was to provide novel access to axially chiral heterobiaryls following a transition metal free atropoenantioselective synthetic route. This project combines the Csp2-Csp2 Aryne coupling methodology, and an enantioselective approach, the ICE concept (ionic chiral environment). This concept relies on the implementation of chiral ligands as metal (Li) stabilizers with organolithium coupling partners. The chiral environment resulting from the chiral aggregates obtained must induce chirality during the coupling step. The first part of this work aimed to develop an heterocyclic version of the Aryne route in achiral conditions. The results of this study revealed a clear correlation between the electronic nature of the heterocyclic partner and its reactivity in the Aryne coupling. Thiophene, especially, proved to furnish promising results and allowed us to further develop the method. Second part of this work aimed to develop the reaction in the appropriate solvent conditions so that chiral mixed metal aggregates could be envisioned. This study outlined the remarkable effect of external chelating ligands (polyethers, polyamines, aminoalkoxides,…) and salt additives (Li, Zn, K,…) on the aryne coupling reaction in apolar media. The best reaction conditions emerging from this work were then successfully applied to others heterocyclic coupling partners. In parallel, theoretical calculations using density functional theory showed good agreement with experimental work and allowed us to propose mechanistic scheme for the reaction. Last part of this work focused on the reaction of hindered heterocyclic coupling partners with thiophene and benzothiophene derivatives

Thesis (P.hD (Physics)) --University of Limpopo, 2013 / Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles, nanowires, nanosheets and nanoporous are of great interest in many applications. This is due to inexpensive, safety and rate capability of the material. It has being considered as a replacement of graphite anode material in rechargeable lithium batteries. Much experimental work on pure and lithiated nanostructures of TiO2 has been reported, mostly with regards to their complex microstructures. In this work we employ molecular dynamics (MD) simulation to generate models of TiO2 nano-architectures including: nanosheet, nanoporous, nanosphere and bulk. We have successfully recrystallised all four nanostructures from amorphous precursors; calculated radial distribution functions (RDFs), were used to confirm crystallinity. Configuration energies, calculated as a function of time, were used to monitor the recrystallisation. Calculated X-Ray Diffraction (XRD) spectra, using the model nanostructures, reveal that the nanostructures are polymorphic with TiO2 domains of both rutile and brookite in accord with experiment. Amorphisation and recrystallisation was successful in generating complex microstructures. In particular, bulk and nanoporous structures show zigzag tunnels (indicative of micro-twinning) while nanosphere and nanosheet shows zigzag and straight tunnels in accord with experiment. All model nanostructures of TiO2 were lithiated with different lithium content. RDFs, microstructures, configuration energies, calculated as a function of time and XRDs of all lithiated structures are presented. / University of Limpopo Research Office,The Royal Institution(Ri),Granfield University,Materials Modelling Centre,UCL,and the CHPC

The work presented in this thesis involves new transformations of azacycles, focusing on the introduction of functionality α-to N. α-C-H functionalisation on an azetidine has been a long-standing challenge, with N-protecting/activating groups that work well in the higher and lower azacyclic systems not viable. A recent breakthrough in the Hodgson group showed the rarely used N-thiopivaloyl group was effective for α-deprotonation– electrophile trapping on azetidines, but was not without limitations concerning harsh removal conditions and scope for further substitutions. This thesis describes efforts to overcome these issues by development of a new protecting/activating group for N, t-butoxythiocarbonyl (Botc).

Tertiary thiols are a synthetically challenging class of compounds to prepare asymmetrically. The few reported methods for preparing these species require restrictive functionality to be incorporated into the products or are limited to employing simple carbon electrophiles. This thesis details investigations into the lithiation of N-aryl thiocarbamates. A stereoselective intramolecular arylation within lithiated thiocarbamates has been developed allowing the construction of quaternary stereocentres next to sulfur. Simple deprotection allows the isolation of enantiomerically pure tertiary thiols. A procedure for aryl migration within benzylic thiocarbamates has been developed and optimised. Rearrangement occurs in good yield and excellent stereoselectivity in a wide range of thiocarbamate substrates. Various substitution patterns are tolerated on the migrating aryl ring, the benzylic aryl ring and on the benzylic carbon centre. Extension of this methodology has incorporated an asymmetric alkylation of achiral benzylic thiocarbamates as a method of preparing aryl migration substrates. This allows the asymmetric synthesis of tertiary thiols in 2 steps from simple achiral precursors. Aryl migration has also been found to occur in lithiated allylic thiocarbamates with high stereospecificity, allowing preparation of a wider range of tertiary thiols.

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Dialkylsilanediols are a novel class of non-hydrolyzable analogues of the tetrahedral intermediate of amide hydrolysis, shown to be good inhibitors of HIV-1 protease, angiotensin converting enzyme (ACE), and thermolysin. An impediment to utilization of these silanediol structures, however, has been the methods for their assembly. This research describes the reductive lithiation of hydridosilanes and alkoxysilanes, and the use of the resulting silyl anions to develop efficient methods to synthesize silanediol precursors. In the first part of research, lithiation of hydridosilanes was studied. As part of this study, a simple 1H NMR method was developed for monitoring and analyzing the progress of lithiation. In addition, this method was converted to a titration for silyllithium reagents using BHT as an internal standard. Silanediols 107 and 177 are analogues of a potent chymase inhibitor, NK-3201 (82). In the second part, diphenylsilanes 108 and 170, precursors to silanediols 107 and 177, were synthesized using addition of silyllithium to sulfinimine 113 as a key step. In the third part, lithiation of alkoxysilanes was studied. (Si,O)-Dianions, generated from lithiation of silane alcohol 175 or 2,2-diphenyl-1-oxa-2-silacyclopentane (225), were reacted with a wide variety of electrophiles to give potentially useful silicon-containing building blocks. Addition of the (Si,O)-dianion 284 to sulfinimines gave silanediol inhibitor precursors with full control of stereochemistry. In the last part, a new method featuring 1,1-diphenyl-2-azaallyllithium chemistry were utilized to synthesize a series of protected α-amino silanes 323, 329 - 331. / Chemistry