<p>Bicyclic dihydrothiazolo fused 2-pyridones have been studied as a new class of antibacterial agents, termed pilicides, that target the formation of adhesive bacterial surface organelles (pili) in pathogenic bacteria. Synthetic methods to further functionalize the bicyclic 2-pyridone scaffold have been developed in order to increase water-solubility and thereby facilitate biological evalua-tions. This was accomplished by introducing aminomethylenes at the open position C-6. Tertiary amines were introduced via a microwave–assisted Mannich reaction and a synthetic route based on a formyl intermediate gave access to primary, secondary and tertiary amines, but also to other interesting functionalities. Biological evaluation confirmed that several of the function-alized compounds inhibited pili formation in uropathogenic <i>E. coli</i>., as dem-onstrated by assays of hemagglutination, biofilm formation and adherence to bladder cells. Co-crystallizing one of the pilicides with the target protein gave information about the binding site and based on this a mechanism of action was proposed, which was supported experimentally by surface plas-mon resonance and single point mutations in the protein.</p><p>Furthermore, the previously developed acylketene imine reaction used to prepare bicyclic thiazolo fused 2-pyridone pilicides has been developed to allow preparation of other ring-fused 2-pyridone systems. Benzo[a]quinolizine-4-ones and indolo[2,3-a]quinolizine-4-ones could be prepared in a fast and simple manner starting from dihydroisoquinolines and a β-carboline. Finally, this method could also be applied for the preparation of heteroatom analogs of the previously studied sulfur containing pilicides. Biological evaluations established that the sulfur atom can be replaced by oxygen and still maintain the ability to prevent pili assembly.</p>

Sur la base de travaux précédemment réalisés au laboratoire concernant la réaction de Mannich vinylogue (RMV), nous avons continué le développement de cette réaction en mettant au point un protocole multi-composants. Nous avons ensuite étendu la gamme des substrats compatibles à différents hétérocycles azotés, de nouveaux électrophiles et nucléophiles avec des rendements généralement supérieurs à 80% et des rapports diastéréomériques supérieurs à 80/20. L'obtention de nombreux clichés de diffraction des rayons X a permis de confirmer que le diastéréomère majoritaire est toujours de configuration relative R*,R*. Nous avons ensuite valorisé ces produits en obtenant, en une étape, des structures tétracycliques complexes. Ces produits ont été synthétisés avec des rendements allant jusqu'à 87% et un rapport diastéréomérique supérieur à 95/5. Une étude de modélisation moléculaire a permis d'apporter une explication à cette diastéréosélectivité. La séquence RMV / cyclisation a conduit à la formation contrôlée de quatre centres stéréogéniques contigus. Ces structures tétracycliques ont ensuite servi de produits de départ vers la synthèse d'analogues d'une molécule naturelle antitumorale : l'émétine. Les intermédiaires de synthèse ont été testés pour leur activité cytotoxique.

Bicyclic dihydrothiazolo fused 2-pyridones have been studied as a new class of antibacterial agents, termed pilicides, that target the formation of adhesive bacterial surface organelles (pili) in pathogenic bacteria. Synthetic methods to further functionalize the bicyclic 2-pyridone scaffold have been developed in order to increase water-solubility and thereby facilitate biological evalua-tions. This was accomplished by introducing aminomethylenes at the open position C-6. Tertiary amines were introduced via a microwave–assisted Mannich reaction and a synthetic route based on a formyl intermediate gave access to primary, secondary and tertiary amines, but also to other interesting functionalities. Biological evaluation confirmed that several of the function-alized compounds inhibited pili formation in uropathogenic E. coli., as dem-onstrated by assays of hemagglutination, biofilm formation and adherence to bladder cells. Co-crystallizing one of the pilicides with the target protein gave information about the binding site and based on this a mechanism of action was proposed, which was supported experimentally by surface plas-mon resonance and single point mutations in the protein. Furthermore, the previously developed acylketene imine reaction used to prepare bicyclic thiazolo fused 2-pyridone pilicides has been developed to allow preparation of other ring-fused 2-pyridone systems. Benzo[a]quinolizine-4-ones and indolo[2,3-a]quinolizine-4-ones could be prepared in a fast and simple manner starting from dihydroisoquinolines and a β-carboline. Finally, this method could also be applied for the preparation of heteroatom analogs of the previously studied sulfur containing pilicides. Biological evaluations established that the sulfur atom can be replaced by oxygen and still maintain the ability to prevent pili assembly.

Nous avons réalisé la synthèse de nouvelles indolizidines polyhydroxylées, analogues de la swainsonine, inhibiteurs potentiels de glycosidases et d'urées cycliques de conformation restreinte portées par une pipéridine, agents permettant de contrôler la prolifération de cellules tumorales. Ces deux familles de composés ont été préparées à partir d'une pipéridine clé, obtenue par réaction de Mannich intramoléculaire entre le trans-4-oxo-buténoate d'éthyle et une bétâ-aminocétone protégée sous forme d'acétal. Dans un premier temps, nous avons synthétisé une indolizidine tri-hydroxylée en série racémique et en série optiquement pure en 10 étapes. En vue d'accroître l'activité inhibitrice, nous avons mis au point la synthèse d'une indolizidine tétra-hydroxylée possédant un groupement hydroxyle supplémentaire sur le cycle pipéridinique, nécessitant la préparation de la bétâ-aminocétone protégée optiquement pure correspondante. Les activités de ces deux indolizidines précédemment préparées en série racémique et en série optiquement pure ont été évaluées sur six enzymes commerciales. Seule l'indolizidine racémique tétra-hydroxylée s'est révélée être un inhibiteur sélectif de la bétâ-galactosidase d'Aspergillus oryzae (Ki 157 µM). Dans un deuxième temps, nous avons synthétisé des urées cycliques de conformation restreinte par réaction de l'intermédiaire clé, sur différents isocyanates commerciaux, suivie d'une cyclisation de Michael hautement stéréosélective. L'activité antiproliférative de ces nouveaux composés a fait l'objet d'une évaluation sur trois lignées cellulaires humaines, mais ils ne se sont malheureusement pas révélés cytotoxiques. Enfin, nous avons utilisé la réactivité de l'intermédiaire clé pour synthétiser différents types de molécules : des thiourées cycliques et des composés comportant une guanidine cyclique à 5 ou 6 chaînons constituant le squelette de base d'un produit naturel, la cylindrospermopsine

Les réactions multicomposant sont des réactions faisant intervenir au minimum trois composés pour la préparation d'un produit contenant la majeure partie des atomes de départ. Elles constituent l'un des procédés les plus performants en synthèse organique. En diminuant les coûts et les rejets par rapports aux réactions classiques de chimie organique, elles sont également plus économes et plus respectueuses de l'environnement. De plus, en permettant la formation rapide et efficace d'une large librairie de molécules complexes à partir de substrats simples, elles représentent un outil à forte valeur ajoutée dans le domaine pharmaceutique pour l'élaboration de chimiothèques. Face à ces enjeux, le laboratoire a développé en 2006 une réaction multicomposant de type Mannich entre des organozinciques aromatiques, des amines secondaires et des aldéhydes. Cette réaction permet la synthèse en une étape d'une variété de diarylméthylamines, dont la structure amine α,α-disubstituée est rencontrée dans de nombreux composés d'intérêt pharmacologique. A partir de ces travaux, le premier objectif du projet de thèse a été d'étendre la réaction multicomposant à d'autres types d'amines α,α-disubstituées. Tout d'abord, la préparation de nombreuses β-aryléthylamines, et notamment d'α-aminoesters, a été mise au point de manière rapide et efficace à l'aide d'organozinciques benzyliques formés in situ dans des conditions de type Barbier. Ces conditions opératoires présentent l'avantage d'éviter l'étape préliminaire de formation de l'organozincique. En raison de l'intérêt de ces composés, la synthèse d'α-aminoesters à partir d'organozinciques aromatiques a ensuite été réalisée, en préformant l'organométallique à partir du dérivé bromé correspondant par une catalyse au cobalt. Au delà de l'extension de cette réaction, le deuxième objectif du projet de thèse a été de développer des versions diastéréosélectives de la réaction multicomposant à partir d'amines chirales. Des résultats corrects en termes de diastéréosélectivité ont été obtenus, notamment à l'aide de (R)-phényléthylamine. Dans un dernier temps, le mécanisme réactionnel a été étudié par suivi de la réaction par infrarouge à l'aide d'un appareillage ReactIR. Les données receuillies sur les intermédiaires réactionnels potentiels serviront de base pour l'élaboration de stratégies énantiosélectives

Condensation of Ph2PCH2OH with a range of polyaromatic substituted secondary amines afforded a new set of 'hybrid' phosphine ligands of the type {RCH2N(CH2PPh2)CH2}2 and RCH2N(CH2PPh2)CH2CH3 (R = various planar aromatic groups). The coordination chemistry of these new mono and bidentate ligands towards a range of transition metal centres including Mo(0), Au(I), Rh(I), Ni(II), Pd(II), Pt(II) and Ru(II) was investigated. Ditertiary phosphines of the form {RCH2N(CH2PPh2)CH2}2 were found to be capable of bridging two transition metal centres in addition to forming rare examples of nine-membered cis- and trans- chelate complexes. Single crystal X-ray analysis of these coordination compounds revealed several types of inter- and intramolecular packing interactions (including a C-H···Pt interaction and slipped intermolecular π····π stacking), and also confirmed the rare trans-diphosphine coordination mode. Fluorescent emission measurements have been undertaken on these new tertiary phosphines and their coordination compounds, and these luminescent properties are discussed. A preliminary investigation into the chemosensory behaviour of selected compounds has been undertaken. Using RPCH2OH (RP = Ph2P, Cy2P or AdP = 1,3,5,7,-tetramethyl-2,4,8-trioxa-6- phosphaadamantane) as a versatile precursor, a range of ferrocenyl (Fc) tertiary phosphines have been prepared from a selection of primary and secondary amines. The coordination chemistry of these new mono and bidentate ligands towards several transition metal centres including Cr(0), Mo(0), Au(I), Rh(I), Ru(II), Pd(II) and Pt(II) was investigated. In particular, the previous chemistry was expanded to prepare several new diferrocenyl phosphines of the form {FcCH2N(CH2PR)CH2}2. In a similar manner to their polyaromatic counterparts, these ditertiary phosphines were found to be capable of coordination through both bridging and cis- / trans-chelating modes. Notably, single crystal X-ray analysis was used to confirm the formation of an extremely rare example of a dimeric trans, trans-[Rh(CO)Cl{phosphine}2]2 complex; thought to be the first crystallographically characterised metallacycle containing an Rh2Fe4 arrangement of metal centres. In addition to this {FcCH2N(CH2PR)CH2}2 chemistry, a rare example of a triferrocenyl ditertiary ii phosphine, {FcCH2N(CH2PPh2)CH2}2Fc, was prepared, as well as a macrocyclic ditertiary ferrocenyl phosphine, C10H8Fe(CH2N(CH2PPh2)CH2)2CH2. The coordination chemistry of {FcCH2N(CH2PPh2)CH2}2Fc led to the formation of two unusual examples of pentametallic diphosphine coordination complexes with a Fe3Au2 and Fe3Ru2 arrangement of metal centres. The development of a new phosphinoamine, (Ph2P)2NCH2Fc, and a new ferrocenyl iminophosphine, Ph2PCH(Ph)CH2C(H)NCH2Fc, are also discussed, in addition to a brief investigation of their coordination chemistry. Electrochemical measurements have also been undertaken on these ferrocenyl ligands and their respective coordination compounds (when purity, yield and stability would allow), and their redox chemistry discussed. A series of novel phosphorus(III) containing ligands of the forms (R)N(CH2PPh2)2 and (R)NHCOCH2N(CH2PPh2)2 (R = functionalised planar aromatic or ferrocenyl group) have been prepared. The phosphines were found to readily coordinate several transition metals including Pt(II), Pd(II) and Ru(II) to form a series of new cis- chelate and bridged bimetallic complexes. Analysis by single crystal X-ray diffraction revealed several types of inter- and intramolecular hydrogen bonding within the molecular structures of the phosphines and their coordination compounds, including the formation of several intermolecular 1D chains and the presence of an intramolecular N-H···N bond, which forces a 'scorpion-like' conformation.

Le travail effectué au cours de cette thèse a porté sur trois thèmes différents. Le premier d'entre eux concerne la réactivité nucléophile des hydrazones, dont l'étude était déjà avancée au laboratoire : l'étude d'une nouvelle réactivité des a-cétohydrazones a ainsi élargi la connaissance des propriétés de ces composés. Dans un deuxième chapitre, nous aborderons plusieurs réactions radicalaires initiées par la formation de radicaux iminyles. Ces radicaux azotés peuvent être générés à partir de divers composés comme les hydrazones, les xanthates et les dithiocarbazones. Nous avons étudié le comportement des radicaux ainsi formés sur de nouveaux substrats, notamment des réactions de b-fragmentation. Enfin, le troisième volet de ces travaux s'intéresse à l'utilisation des isonitriles dans des réactions multicomposants. L'étude réalisée a abouti à la mise au point d'une méthode générale de synthèse d'amidophosphonates.

Les bispidines sont des diamines polycycliques chirales régulièrement utilisées comme ligand pour réaliser de l'induction asymétrique. La bispidine HZ2 est connue pour être agoniste et sélective des récepteurs κ-opioïdes, récepteurs impliqués dans le mécanisme douloureux. Ce travail décrit la mise au point d'une méthode générale de synthèse asymétrique et flexible du squelette bispidine, permettant des modifications structurales, afin d'évaluer le potentiel pharmacologique des analogues synthétisés. Tout d'abord, nous avons synthétisé des pipéridines 2,3,6-trisubstituées grâce à une réaction de Mannich intramoléculaire stéréospécifique entre un β,β'-diaminocétal et divers aldéhydes. Les pipéridones possédant une fonction amino-éthyle en position 3, ainsi obtenues ont été engagées dans une deuxième réaction de Mannich, pour l'obtention de bispidines bicycliques. Ensuite, nous avons souhaité accéder à des bispidines de géométrie plus contrainte. Pour cela, la condensation de divers anhydrides sur les pipéridones possédant une fonction amino-éthyle en position 3, a permis la formation des imides correspondants, précurseurs d'ions N-acyliminium. Les bispidines tricycliques et tétracycliques, sont obtenues par cyclisation en milieu acide en présence des éthers d'énols. Une étude de détermination structurale par RMN a permis de mettre en évidence les différentes conformations adoptées par les bispidines synthétisées (chaise-chaise, chaise-bateau, chaise-twist). Enfin, les composés synthétisés ont fait l'objet de tests in vivo afin d'évaluer leur potentiel antalgique. Ils ont montré une activité modérée. Cependant, l'introduction de groupements aromatiques en α de l'atome d'azote devrait accroître l'efficacité de nos composés, selon les modèles décrits dans la littérature.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the present work, it was developed a new methodology for the stereoselective synthesis of α-phenylseleno-β-amino esters by the Mannich-type reaction. These reactions involve chlorotitanium α-phenylseleno esters enolates and aromatic aldimines, affording preferentially the syn-α-phenylseleno-β-amino esters 3a-l in reasonable to good diastereoselectivity, and in 67% to 86% yield. The reactions were carried out with aromatic aldimines with differents substitution paterns in the aromatic ring. Testing the reactivity and the synthetic potential of the α-phenylseleno-β-amino esters, it was observed that the compound 3a reacts with LiHMDS in mild reaction conditions to aford the corresponding anti-α-phenylseleno-β-lactam 4 in 57% yield. Additionally, it was developed an efficient methodology for the synthesis of 1,2,3,4-tetrahydroisoquinolines 7 substituted in the carbon 1, by the activated Pictet-Spengler reaction in the presence of thiophenol, which produces a considerable promoting effect. This reaction was performed with N-tosyl-β-phenethylamines 5 and phenylthioacetals, which were produced 'in situ' by the reaction of thiophenol with an aldehyde under BF3.Et2O catalysis, affording the 1,2,3,4-tetrahydroisoquinolines 7 in 66 to 94% yield. / Neste trabalho, desenvolvemos uma nova metodologia para a obtenção estereosseletiva de α-fenilseleno-β-amino ésteres através da reação do tipo-Mannich. As reações envolvem enolatos de clorotitânio, derivados de α-fenilseleno ésteres 1a-c, e aldiminas aromáticas 2a-h, fornecendo os α-fenilseleno-β-amino ésteres 3a-l com rendimentos que variam de 67 a 86% e com diastereosseletividade de moderadas a boas, onde o diastereoisômero syn foi obtido preferencialmente. Realizou-se reações com aldiminas aromáticas com diferentes padrões de substituição. Ao testar a reatividade e a aplicabilidade sintética dos α-fenilseleno-β-amino ésteres obtidos, observou-se que o composto 3a reage com LiHMDS levando à formação da α- fenilseleno-β-lactama 4 correspondente com estereoquímica anti. Adicionalmente, desenvolvemos uma metodologia sintética eficiente para a obtenção de 1,2,3,4-tetraidroisoquinolinas 7 substituídas na posição 1 através da reação de Pictet-Spengler ativada, na presença de tiofenol, o qual produz um considerável efeito promotor. Nesta reação, empregou-se N-tosil-β-fenetilaminas 5 e feniltio acetais, os quais foram gerados no meio reacional pela reação de um aldeído 6 com tiofenol, sob catálise de BF3.Et2O, fornecendo as 1,2,3,4-tetraidroisoquinolinas 7 com rendimentos que variam entre 66 a 94%.

En la presente Memoria se ha estudiado la adición estereoselectiva de diferentes nucleófilos a N-terc-butanosulfinil iminas (tBS-iminas), pudiendo participar algunos de los derivados de aminas quirales obtenidos en estos procesos en reacciones de ciclación intramolecular accediendo de manera estereoselectiva a estructuras más complejas. Finalmente, se ha demostrado la utilidad sintética de la metodología desarrollada aplicándola a la síntesis de productos naturales. La presente Memoria se ha estructurado en las siguientes partes: Síntesis de N-terc-butanosulfinil iminas y derivados de homoalilaminas a partir de epóxidos. La reacción de epóxidos con terc-butanosulfinamida en presencia de un ácido de Lewis, como el triflato de erbio o el eterato de trifluorurode boro, en THF como disolvente, mediante activación térmica o por microondas, produce N-terc-butanosulfinil iminas con rendimientos razonables. Los epóxidos aromáticos, gem-dialquil sustituidos y trialquil sustituidos funcionan mejor que los monoalquil sutituidos. Tras la formación de la imina, se puede realizar una posterior alilación mediada por indio, en una sola operación sintética, produciendo los derivados de homoalilaminas generalmente con altos rendimientos. Síntesis de derivados de β-aminocetonas. La reacción de N-terc-butanosulfinil aldiminas quirales con β-cetoácidos sucede en condiciones básicas a temperatura ambiente con altos niveles de diastereocontrol, dando lugar a β-aminocetonas con elevados rendimientos. Basado en cálculos DFT, se propuso un estado de transición cíclico de ocho miembros que implica la coordinación del átomo de litio a los oxígenos de los grupos carboxilato y sulfinilo, coincidiendo con las relaciones diastereoméricas observadas experimentalmente. Síntesis de 4-piperidinonas. Los derivados de β-aminocetonas enantioméricamente puros, sintetizados por reacción de Mannich decarboxilativa de N-terc-butanosulfinil iminas quirales con β-cetoácidos, se transformaron en 4-piperidinonas cis-2,6-disustituidas a través de una condensación intramolecular organocatalizada por L-prolina con aldehídos. Ambos enantiómeros son accesibles a partir de los mismos precursores, invirtiendo el orden en la secuencia de reacción de los aldehídos involucrados en la formación de imina y la condensación intramolecular de Mannich. Síntesis de alcaloides piperidínicos y quinolizidínicos a partir de N-terc-butanosulfinil iminas. La síntesis de alcaloides a partir de N-terc-butanosulfinil iminas se realizó con éxito para demostrar la utilidad de estas metodologías. El acoplamiento diastereoselectivo de nucleófilos y N-terc-butanosulfinil iminas quirales, la reacción de Mannich intramolecular organocatalizada entre β-aminocetonas y aldehídos, junto con la ciclación que implica una amina primaria a través de una N-alquilación intramolecular, son algunos de los pasos clave. De esta manera se ha logrado la síntesis de los alcaloides (-)-peletierina, (+)-241 D, (−)-epimirtina, (−)-lasubina II y (+)-C(9a)-epiepiquinamida.