Le thème principal de la thèse est l'utilisation de l’organocatalyse en vue de synthétiser des dérivés de cyclobutanones. Ces dérivés de cyclobutanones sont utiles car ils constituent des briques moléculaires pour la construction d’édifices structurels plus complexes. Cependant et d’une façon surprenante, l'utilisation d’organocatalyseurs simples pour fonctionnaliser les cyclobutanones est rare, surtout lorsque le substrat porte des substituants. Dans cette thèse, nous présentons la synthèse de cyclobutanones substituées issues de fonctionnalisations et de transformations énantiosélectives catalysées par des aminoacides ou de la thiourée.- La première transformation consiste en une réaction d’aldolisation énantiosélective de la 2-hydroxycyclobutanone avec une sélection d'aldéhydes aromatiques. Par catalyse avec la L-thréonine, des aldols sont obtenus efficacement avec un stéréocontrôle raisonnable.- Ensuite, sont synthétisées des cyclobutanones 2,3-disubstituées soit par aldolisation de cyclobutanones 3-substituées par des aldéhydes aromatiques et catalysées par la N-phénylsulfonyl (S)-proline ou soit par nitro-Michael asymétrique avect différents nitrostyrènes, réactions catalysées par les dérivés de la thiourée. Dans le premier cas, les produits relatifs aldoliques ont été obtenus avec un contrôle des trois stéréocentres contigus ; par contre, dans le second cas, les γ-nitro cyclobutanones ont été obtenues avec une énantiosélectivité modeste. - Le dernier cas concerne la conversion de cyclobutanones 3-substituées en 5-hydroxy- γ-lactame substitué en position 4 par l’utilisation de nitrosobenzène électrophile et de L-proline.. Cette réaction implique une séquence domino et d’extension de cycle d’ O-nitroso-aldol-cyclisation. On accède à un système cyclique à cinq chaînons avec un bon rendement et formation de deux nouveaux centres stéréogéniques avec complète stéréochimie.Ainsi, le premier chapitre traite de l’organocatalyse et des applications les plus courantes des organocatalyseurs. La grande majorité des réactions organocatalytiques utilisent des amines chirales pour réaliser de l’aminocatalyse asymétrique ou également des acides et bases de Brønsted, des acides de Lewis via liaison hydrogène interposée, transfert de phase ou même carbène N-hétérocyclique.Le deuxième chapitre traite de la réactivité des cyclobutanones : l’électrophilie élevée et la tension de cycle font de la cyclobutanone et de ses dérivés un bon substrat pour les réactions de transformation de cycle telles que ouverture, contraction ou extension de cycle.Dans le troisième chapitre, la synthèse de cyclobutanones 2,2-disubstituées via aldolisation directe de la 2-hydroxycyclobutanone avec plusieurs aldéhydes ont été organocatalysées par des amines primaires. Les résultats montrent que la 2-hydroxycyclobutanone utilisée sans solvant et avec la L-thréonine fournit des aldols avec un stéréocontrôle raisonnable. / The main topic of thesis is the use of organocatalysis to synthesize cyclobutanones derivatives. Cyclobutanone derivatives are useful molecular building blocks for the construction of complex molecular structures. Surprisingly, however, the use of organocatalysts to functionalize cyclobutanones is rare, especially when the substrate bears substituents. In this thesis, we present the enantioselective transformations and functionalizations of substituted cyclobutanones which employ readily-available amino acids (or derivatives) and thiourea derivatives as organocatalysts. - The first transformation involves the enantioselective aldol reaction between 2-hydroxy-cyclobutanone with a selection of aromatic aldehyde. The results show that the 2-hydroxycyclobutanone is particularly amenable to solvent-free L-threonine-catalyzed direct aldol reactions with reasonable stereocontrol. - After, we synthesized 2,3-disubstituted cyclobutanones through direct aldol reactions involving 3-substituted cyclobutanones and aryl aldehydes catalyzed by N-phenylsulfonyl (S)-proline and via asymmetric nitro-Michael reaction of 3-substituted cyclobutanones and several nitrostyrenes catalyzed by thiourea derivatives. In the first case the relative aldol products were obtained with an unprecedented control of all three contiguous stereocenters in the latter the relatives γ-nitro cyclobutanones were obtained in good yield but in modest enantioselectivity. - The last case concerns the conversion of 3-substituted cyclobutanones into 4-substituted-5-hydroxy-γ-lactam using as electrophile nitrosobenzene and L-proline as catalysts. This reaction involves a ring-expanding O-nitroso-aldol–cyclization domino sequence. The synthetic protocol provides access to the five-membered ring system in good yield, and the formation of two new stereogenic centers is achieved with complete stereochemical control. Thus, the main topic of the first chapter is the organocatalysis, applications of the most common organocatalysts are discussed. The vast majority of organocatalytic reactions use chiral amine as catalysis (asymmetric aminocatalysis). Different types of organocatalysis involve the use of Br¿nsted acids and bases, Lewis acids, hydrogen bond-mediated catalysis, phase transfer and N-heterocyclic carbene catalysis. The second chapter deals with the reactivity of cyclobutanones. High electrophilicity and ring strain make the cyclobutanone and its derivatives a good substrate for ring transformation reactions. Characteristic reactions of functionalized cyclobutanones involve the ring opening, ring contraction and ring expansion reactions. In the third chapter, the synthesis of 2,2-disubstituted cyclobutanones via direct aldol reaction of 2-hydroxycyclobutanone with several aldehydes catalyzed by primary amines is presented. The results show that the 2-hydroxycyclobutanone is particularly amenable to solvent-free L-threonine-catalyzed direct aldol reactions with reasonable stereocontrol. In the fourth chapter we describe the synthesis of 2,3-disubstituted cyclobutanones through direct aldol reactions of 3-substituted cyclobutanones and aryl aldehydes, catalyzed by N-phenylsulfonyl (S)-proline and through asymmetric nitro-Michael reaction of 3-substituted cyclobutanones and several nitrostyrenes, catalyzed by derivatives of thiourea. In this last chapter an organocatalyzed enantioselective desymmetrization reaction of 3-substituted cyclobutanones is presented using nitrosobenzene as an electrophile and proline derivatives as catalysts. This reaction give an original 5-hydroxy-γ-lactam in good yield and with the generation of two new stereogenic centers.

Le projet présenté dans ce manuscrit consiste à utiliser la technologie des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) pour concevoir de nouveaux outils pour la synthèse organique. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l'étude du potentiel des MIPs en organocatalyse, par l'intermédiaire d'une activation entropique dans les empreintes. Pour cela, plusieurs organocatalyseurs de type quinine thiourée ont été synthétisés afin d'être intégrés dans les cavités du polymère. Malgré l'efficacité de l'impression montrée en HPLC, aucun effet bénéfique sur la vitesse ou l'énantiosélectivité de la réaction n'a pu être mis en évidence par l'utilisation des différents MIPs synthétisés dans la catalyse de la réaction de Henry. Dans un second temps, nous avons développé une stratégie de séparation efficace et applicable à une large gamme de composés en utilisant la technologie des MIPs associées à celle des tags. Notre tag a été formé par réaction de "chimie click" générant ainsi un groupement triazole reconnaissable par un MIP-Tag. Après avoir montré l'efficacité et la sélectivité du MIP-Tag pour une famille de triazoles, l'extraction sélective de la tyrosine taggée d'un mélange d'acides aminés a été réalisée avec une très bonne sélectivité. Par la suite, l'application de notre procédé au recyclage de catalyseurs dérivés de pybox et de proline a été étudiée. Enfin, nous avons montré l'efficacité de notre méthode pour l'élimination de l'oxyde de triphénylphosphine lors d'une réaction de Mitsunobu. La purification d'un milieu réactionnel en SPE au moyen du MIP-Tag a permis l'élimination de 99% de l'oxyde de triphénylphosphine taggé. / This work deals with the use of molecular imprinting technology for the design of new tools in organic sythesis. First, we studied the potential of MIPs in organocatalysis through activation in the imprints. For this purpose, several thiourea-cinchona alkaloid derivatives have been prepared so as to be introduced in the polymer cavities. The use of different MIPs synthesised with these polymerisable catalysts in Henry reaction did not show any advantageous effect on reaction rate or enantioselectivity. Secondly, we have prformed the development of a strategy for separation and recovery of a wide range of compounds by relating tag technology with molecular imprinting. Efficiency and selectivity of MIP-Tag for in triazole series have been demonstrated. Tagged tyrosine has been selectively extracted from an amino-acid mixture. Then, the application of this Tag technology for the recovery of pybox and proline catalyst was investigated. Finally, we have demonstrated the efficiency of our process for the removal of triphenylphosphine oxide formed during a Mitsunobu reaction. The removal of 99% of tagged phosphine oxide was perforrmed by the purification of a reaction medium in SPE by means of MIP-Tag.

Depuis des dizaines d’années, les chimistes organiciens ont accru leurs capacités à synthétiser des molécules complexes de manière exponentielle par le développement de nouvelles méthodes toujours plus élaborées. Malgré ces accomplissements, le challenge de synthétiser de nouvelles molécules toujours plus complexes de manière sélective et efficace reste toujours d’actualité. Dans le premier chapitre, nous introduirons la notion de chiralité de manière générale. Ensuite, les différentes stratégies pour contrôler la chiralité en synthèse organique seront exposées, en se focalisant plus particulièrement sur l’organocatalyse énantiosélective. Ensuite, dans le deuxième et troisième chapitre, le contrôle de la chiralité centrale sera étudié d’une part dans une synthèse de tetrahydropyranes et d’autre part dans l’addition de Michael impliquant les 1,3-cetoamides α,β-insaturés. Dans le quatrième chapitre, d’autres types de chiralité moins conventionnelles seront examinées. Tout d’abord, une étude portant sur la racemization des furanes atropisomères sera menée. Ensuite, des stratégie innovantes seront mises en œuvre pour la synthèse [4]- et [5] helicènes via notamment des phénomènes de conversion de chiralité. / In the last century, the ability of organic chemists to build complex molecules has grown exponentially. Despite these achievements, the challenge of synthesizing new molecules efficiently and selectively remains open. In the first chapter, we will discuss the definition of chirality as a transversal topic in science. Subsequently we will discuss the different strategies to control chirality in organic synthesis, with a special attention to organocatalysis. In the second and third chapter we will focus on the attempt to control central chirality for the synthesis of substituted tetrahydropyrans and the investigation of the reactivity of α,β-unsaturated 1,3-ketoamides in Michael addition. In the fourth chapter, other less conventional types of chirality will be examined. First, a study on the racemization of atropisomer furans will be conducted. Then, innovative strategies will be implemented for the synthesis [4] - and [5] helicenes via, in particular, chirality conversion approaches.

Catalyse et repliement sont deux notions intimement liées dans la Nature à travers les protéines et les enzymes, puis par extension, avec les catalyseurs synthétiques conçus par les chimistes. Des briques élémentaires artificielles ont été développées depuis deux décennies afin de synthétiser de nouvelles architectures moléculaires ayant une forte propension à se replier, appelées foldamères. Dans de nombreux systèmes biomimétiques inspirés par les biopolymères, la stabilisation d’une forme repliée résulte de la formation d’un fort réseau de liaisons H. Ces squelettes repliés apportent plusieurs avantages pour une application en catalyse : ils peuvent offrir un effet coopératif lors de la coordination d’un ligand, une meilleure stabilisation des intermédiaires chargés ainsi qu’une minimisation du coût entropique de la formation de l’état de transition. Ils constituent une nouvelle classe d’organocatalyseurs méritant de plus amples investigations. L’organocatalyse présente un fort intérêt dans la recherche actuelle, dû la simplicité de mise en œuvre des systèmes et l’absence de métaux conduisant à une moindre toxicité. Cependant, des charges importantes (5-20 mol%) en catalyseur sont souvent nécessaires pour réaliser des transformations chimiques avec de bons rendements et de bonnes stéréosélectivités. L’effet synergique apporté par la structure bien définie des foldamères via leur fort réseau de liaisons hydrogène peut jouer en faveur d’une diminution de la charge catalytique du système.Les foldamères à base de motifs oligo(thio)urées sont des analogues des peptides, avec une structure secondaire hélicoïdale, 2.5 résidus par tour et un réseau de liaisons hydrogène fermant des pseudo-cycles à 12 et 14 atomes, et ils présentent un macrodipôle pouvant être renforcé par l’activation avec un groupe électroattracteur au niveau du pôle positif. La liaison d’anions avec des oligourées a été démontrée comme étant site-spécifique et n’ayant aucune influence sur la structure hélicoïdale, illustrant leur fort potentiel de liaison d’espèces chargés négativement. Les urées et les thiourées ont été largement utilisées comme donneurs de liaisons hydrogène pour l’organocatalyse avec des résultats très satisfaisants. Ces concepts posent les bases pour développer un organocatalyseur innovant avec des foldamères oligo(thio)urées, interagissant par activation des substrats par formation de liaisons H. Une étude autour de la relation structure-activité, accompagnée de l’élaboration d’une réaction modèle avec un large panel de substrats, ainsi que des études mécanistiques via des mesures RMN, vont permettre d’établir les principes gouvernant la catalyse avec des foldamères oligo(thio)urées. / Catalysis and folding are two closely interwoven notions in Nature particularly among enzymes, and by extension can be applied to synthetic catalysts designed by chemists. Artificial monomers have been created for two decades to synthesize new oligomeric molecular architectures with a high propensity to fold, which are called foldamers. In many systems, folded structure is stabilized by a strong hydrogen-bonding network, in a similar way to biopolymer structures. These folded backbones may provide significant advantages as catalyst as they could offer cooperativity in ligand binding, a greater stabilization of charged intermediates and then a minimization of entropic cost of the transition state binding. They constitute a class of potential organocatalysts which deserves more investigation. Organocatalysis is an area of strong interest nowadays because of the lower toxicity of the catalysts and meta free procedures, their modularity and easiness to handle them. But generally high loading (5-20 mol%) are needed to perform chemical transformations with good yields and good stereoselectivities. The synergistic effect brought by the well-defined structures of foldamers through the strong hydrogen-bonding network can be in favour of a decrease of the catalyst loading.Oligo(thio)urea foldamers are peptides analogues, with a helical secondary structure, 2.5 residues per turn and 12- and 14-membered H-bond ring and present a macrodipole which can be reinforced through activation with electro-withdrawing group at the positive pole. Binding of anions to oligourea has been studied and was shown to be site specific and not to have any impact on the helical structure thus illustrating the high potential of coordination of negatively charged species to oligourea foldamers. Urea and thiourea small molecules have been widely used as H-bond donors for organocatalysis with very satisfying results. These concepts are the basis of the development of an innovative organocatalyst with oligo(thio)urea foldamers, acting through H-bond activation. A structure-activity relationship study combining an extended substrate scope and NMR mechanistic studies was performed allowing delineation of the principles governing oligourea foldamer-based catalysis.

A l’inverse des carbocations dont l’existence a pu être prouvée dès le début des années 60, les ions silyliums (R3Si+) ont longtemps été supposés comme étant des intermédiaires de nombreuses transformations .impliquant des organosilanes. Ce n’est qu’en 2002 que la première preuve structurale (diffraction de rayons X) a permis de lever le doute sur l’existence des cations silylés tricoordinés en phase condensée. Les ions silyliums sont extrêmement acides de Lewis, ils sont capables de se coordiner à de faibles nucléophiles et des solvants tels que le benzène. La possibilité de stabiliser cette acidité de Lewis par une coordination labile ouvre le champ d’application de ces espèces réactives afin de permettre leur utilisation en catalyse organique. L’objectif de cette thèse a été de synthétiser de nouveaux ions silyliums stabilisés par différentes bases de Lewis et de rationnaliser l’effet de celles-ci sur la réactivité. Dans une première partie, nous nous sommes concentrés sur l’utilisation de dérivés azotés encombrés pour stabiliser le centre silylé. La nature et la force de l’interaction résultante a pu être évaluée par des analyses de spectroscopie RMN et des calculs théoriques. Dans une seconde partie, l’introduction d’une chiralité sur le cation silylé a été étudiée. Une série de silyliums supportés par un squelette binaphtyle comportant une base de Lewis intramoléculaire a été synthétisée. Selon la force de la stabilisation, l’information chirale présente sur le silicium peut être maintenue et utilisée pour effectuer de la catalyse asymétrique. / In contrast with carbocations which existence was unambiguously proven in the early 60’s, silylium ions (R3Si+) have remained for a long time elusive species and putative intermediates in many transformations involving organosilicon compounds. It was only in 2002 that the first structural proof (X-ray crystallography) dispelled any doubt about the existence of tricoordinated silicon cations in the condensed phase. Silylium ions are extremely electrophilic, able to coordinate to weak Lewis bases including solvent molecules such as benzene. The possibility to tame this acidity through an appropriate labile coordination even widens the scope of applications of these reactive species and allows their use as catalysts for organic synthesis. The aim of this thesis was to synthesize new stabilized silyliums ions and rationalize the impact of this stabilization onto the reactivity. In a first part, we focused on the use of hindered nitrogen derivatives to stabilize the silicon center. The nature and the strength of the interaction were assessed by NMR spectroscopy and theoretical calculations. In a second part, the introduction of chirality onto the silicon cation has been studied. A series of binaphtyl templated silyliums bearing an intramolecular Lewis base were synthesized. According to the strength of the stabilization, the chiral information present on the silicon can be persistent and used for asymmetric catalysis.

La photopolymérisation est un procédé en plein essor qui permet d’accéder à des matériaux polymères, notamment sous la forme de films ou de revêtements. Néanmoins, celle-ci est majoritairement basée sur un mécanisme de polymérisation radicalaire qui proscrit l’obtention de matériaux totalement biodégradables. Aussi, au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la photopolymérisation par ouverture de cycle (photoROP) d’esters et de carbonates cycliques à l’aide de deux grandes familles de photogénérateurs de bases (PBGs). Tout d’abord, des PBGs, pouvant libérer des superbases de type amidine et guanidine cycliques ont été employées pour mener efficacement la photoROP du L-LA et du TMC en solution. Puis, nous nous sommes attachés à développer, sur le modèle des photobases précédentes, de nouveaux PBGs qui libèrent sous irradiation UV des carbènes N-hétérocycliques (NHCs). La libération des NHCs à partir de ces « NHCs photolatents » a été prouvée par RMN 1H et par la formation d’adduits NHC.CS2. De même, ces PBGs se sont révélés actifs pour la photoROP du L-LA et du TMC en solution, mais avec une plus faible efficacité que les PBGs précédents. En effet, les cinétiques de polymérisation sont lentes du fait de la présence de CO2 dans le milieu (libéré lors de l’irradiation UV) qui conduit à la formation d’adduit NHC.CO2 inactif en ROP. Ainsi, la photobase la plus performante, libérant du TBD, a été employée afin d’effectuer la photoROP en masse d’esters cycliques liquides (ε-CL, δ-VL et un mélange innovant L-LA/TMC). Finalement, des réseaux ont été formés par incorporation dans le milieu réactionnel d’un monomère bifonctionnel, permettant d’obtenir sur demande (contrôle temporel) des matériaux réticulés potentiellement entièrement biodégradables. / Photopolymerization is a growing process allowing preparing polymer materials, notably in the form of films or coatings. Nevertheless, it is mostly based on a radical polymerization mechanism that prevents obtaining fully biodegradable materials. The goal of this PhD work was thus to develop the photopolymerization of cyclic esters and carbonates by using two families of photobase generators (PBGs). First, already described PBGs, releasing cyclic amidine and guanidine-type superbases, were effectively employed to carry out the photopolymerization of L-LA and TMC in solution. Then, taking previous PBGs as models, we developed new PBGs able to release N-heterocyclic carbenes (NHCs) under UV irradiation. The release of NHCs from these “photolatent NHCs” was proven both by 1H NMR and by the formation of NHC.CS2 adducts. These PBGs also proved to be active for the ROP of L-LA and TMC in solution, but to a lesser extent than previous photobases. Indeed, slower kinetics of polymerization were observed, which was attributed to the presence of CO2 in the reaction medium (CO2 released by photodegradation of the PBG) that leads to the formation of NHC.CO2 adduct (inactive for ROP). Thus, the most efficient photobase (releasing TBD) was employed to carry out the bulk photopolymerizations of liquid cyclic esters (ε-CL, δ-VL and even an innovative L-LA / TMC mixture). Finally, polymer networks have been formed by incorporating a bifunctional monomer into the reaction medium, allowing the preparation “on demand” (temporal control) of potentially fully biodegradable materials in a one-pot process.

Une synthèse racémique organocatalytique de pyrazolines 3,5-diaryl a été développée, grâce à l'utilisation d'une guanidine comme catalyseur. Ensuite, une synthèse énantiosélective de n-boc pyrazolines 3,5-diaryl a été mise au point sous catalyse par transfert de phase, atteignant des excès énantiomériques jusqu'à 94 %. Des réactions de transprotection du groupement Boc ont permis l'accès à une variété de substituants sur l'azote N1 de la pyrazoline. Ces développements ont été exploités dans la synthèse d'une pyrazoline biologiquement active. Nous avons exploité un biopolymère chiral, le chitosane, en aminocatalyse, comme organocatalyseur hétérogène. Après mise en forme des modifications chimiques du polymère, les matériaux obtenus ont été testés dans plusieurs réactions organocatalytiques. Un excès énantiomérique de 80 % a été atteint dans une réaction d'aldolisation. Enfin, la technologie de liquide ionique supporté sur chitosane a été appliquée à divers réactions organocatalysées. / An organocatalytic racemic synthesis of 3,5-diaryl pyrazolines was developed, using guanidine as catalyst. Then, an enantioselective synthesis of N-Boc 3,5 diarylpyrazolines under phase transfer catalysis, achieving high enantiomeric excesses up to 94 %. Transprotection reactions of the Boc moiety allowed the introduction of a variety of functional groups on N1 atom of the pyrazolines ring. Finally, we applied this strategy to the synthesis of biologically active pyrazoline. Secondly, we used the chiral biopolymer chitosan in aminocatalysis, as a heterogeneous organocatalyst. We performed chemical modifications either by grafting proline, or by a benzyl moiety leading to secondary polyamines. The obtained materials were tested in different organocatalytic reactions. A 80 % enantiomeric excess has been reached for an aldolisation reaction. Finally, we applied, for the first time, the ionic liquid supported phase strategy on chitossan for aour organocatalysed reactions.

La première partie de cette thèse présente un rapide historique de l’iode hypervalent et de ses caractéristiques. Par la suite les réactions d’α-oxydation de cétones et de déaromatisation oxydative seront abordées. Le premier chapitre présente ma première publication sur des travaux commencés par Audrey-Anne Guilbault sur des iodoaryloxazolines et leur utilisation de façon catalytique pour la préparation d’α-tosyloxy cétones énantioenrichies. Le second chapitre s’intéresse à ma seconde publication qui présente une méthode alternative pour préparer des α-tosyloxy cétones à partir d’acétates d’énol et ainsi circonvenir à une partie des problèmes rencontrés avec l’utilisation de cétones. Le dernier chapitre concerne ma troisième publication et présente l’utilisation d’une famille d’espèces d’iode C2 symétriques chirales existantes et leur utilisation avec les acétates d’énol pour atteindre des excès énantiomérique record pour la synthèse d’α-tosyloxy cétones en utilisant l’iode hypervalent. La dernière partie résume ce qui a été appris au travers de ces études en utilisant l’iode hypervalent puis des pistes concernant des travaux futurs seront évoquées.

Parmi tous les plastiques, les polyuréthanes (PUs) représentent la sixième classe de polymères la plus utilisée au monde. Ils sont synthétisés industriellement par réaction entre un diol et un diisocyanate, en présence d'un catalyseur métallique et d’un solvant organique.Néanmoins, cette synthèse présente d’importants problèmes environnementaux et de santé.Afin de s’affranchir de ces composés toxiques, les progrès dans ce domaine ont conduit à un certain nombre de procédés sans isocyanates. Néanmoins, ces procédés doivent faire face à de nombreux défis (propriétés physiques, masses molaires, réactions secondaires, etc.), afin de concurrencer les polyuréthanes classiques. Par conséquent, une partie de ce manuscrit est dédiée à une étude rationnelle de l'influence de catalyseurs organiques, tels que le TBDou P4, non seulement sur la cinétique de polymérisation de l’aminolyse de carbonates biscycliques,mais aussi sur la structure et les propriétés des PUs résultants. Par la suite, et afin de limiter l’utilisation de composés organiques volatiles, des dispersions aqueuses de polyuréthanes sans isocyanates ont été obtenues en adaptant : 1) le procédé acétone à l’aminolysis de carbonates bis-cycliques et 2) la polymérisation interfaciale à la polycondensation de dicarbonates linéaires avec des diamines. / Among all plastic materials, polyurethanes (PUs) represent the 6th most popularly usedpolymers in the World. They are industrially synthesized by the reaction between a diol and adiisocyanate, in the presence of a metal catalyst and an organic solvent. Nevertheless, thissynthesis presents important environmental and health problems. In order to replace thesetoxic compounds, advances in this field have led to a number of isocyanate-free processes.However, these processes have to face many challenges (physical properties, molarmasses, side reactions, etc.), in order to compete with conventional polyurethanes.Therefore, part of this manuscript is dedicated to a rational study of the influence oforganocatalysts, such as TBD or P4, not only on the polymerization kinetics of the aminolysisof bis-cyclic carbonates, but also on the structure and properties of the resulting PUs.Subsequently, and in order to limit the use of volatile organic compounds, aqueousdispersions of non-isocyanate PUs were obtained by adapting: 1) the acetone process to theaminolysis of bis-cyclic carbonates and 2) the interfacial polymerization to thepolycondensation of linear dicarbonates with diamines.

Ces travaux de thèse avaient pour objectif la synthèse asymétrique d’hétérocycles énantioenrichis par des méthodes à hautes valeurs ajoutées. Pour cela des catalyseurs ont été employés dans des réactions de cycloaddition. D’une part, l’organocatalyse asymétrique permet d’utiliser un matériel chiral peu coûteux en faible quantité pour générer des produits chiraux, d’autre part, les réactions de cycloadditions permettent une économie d’atome certaine et la création de plusieurs liaisons en une réaction.La première partie de cette thèse concerne des réactions de cycloadditions d’aza-Diels-Alder à demande inverse en électrons. Ces travaux mettent en jeu des 1-Azadiènes et des énecarbamates pour générer des tétrahydropyridines possédant 3 centres stéréogènes contigus.Les produits ont été obtenus sous la forme d’un seul diastéréomère avec de bons rendements et de bons excès énantiomérique. La modification des substrats sur diverses positions a été possible sans influencer l’efficacité de la réaction.Dans la seconde partie, une réaction de cycloaddition entre des quinones et des énecarbamates a été étudiée. L’utilisation d’un acide phosphorique à squelette SPINOL s’est révélée très efficaces, menant à des 2,3-Dihydrobenzofuranes optiquement actifs. Les produits sont isolés avec d’excellents rendements et excès énantiomériques, mais des ratios diastéréomériques faibles. Ces derniers peuvent être améliorés en engageant des énethiocarbamates.Une cascade réactionnelle peut aussi être effectuée en formant la quinone in situ à l’aide d’un réactif hypervalent iodé. L’étendue de notre cycloaddition ainsi que sa variante initié par du PIDA est conséquente mais reste encore à améliorer. Différentes hydroquinones seront ainsi évaluées. Les cycloadduits seront ultérieurement transformés de manière à valoriser cette méthodologie. Les configurations relatives et absolues des centres asymétriques formés seront déterminées avec précision par cliché de diffraction des rayons X. Ces pistes sont en cours d’étude et de réalisation au laboratoire.Enfin, la dernière partie concerne une réaction de cycloaddition 1,3-Dipolaire entre des nitrones et des énecarbamates. Si l’utilisation d’un acide phosphorique ne s’est pas révélée efficace, l’utilisation d’un phosphate de cuivre est en revanche convaincante. Initialement, la réaction a montré d’excellents résultats, malheureusement non reproductibles. Une optimisation rigoureuse a été nécessaire pour obtenir des résultats satisfaisants. Cette réaction nécessite une évaluation de son étendue vis-À-Vis des énecarbamates. Des transformations sont également envisagées pour valoriser cette méthodologie. / This thesis works were aimed the asymmetric synthesis of optically pure heterocycles by high added value methodology. On one hand, the asymmetric organocatalysis allows using an inexpensive chiral materials in small quantities to generate chiral products, on the other hand, the cycloaddition reactions allow atom economy and the creation of several bonds in one reaction.The first part of this thesis concerns inverse electron demand aza-Diels-Alder cycloaddition reaction. These works involve 1-Azadienes and enecarbamates to generate tetrahydropyridines with three contiguous stereocenters.The products were obtained as a single diastereomer in good yields and good enantiomeric excess. The modification of substrates at various positions was possible without influencing the efficiency of the reaction.In the second part, a cycloaddition reaction between quinones and enecarbamates was studied. The use of a backbone SPINOL phosphoric acid proved to be very effective, leading to optically active 2,3-Dihydrobenzofurans. The products are isolated in excellent yields and enantiomeric excesses, but low diastereomeric ratios. These can be improved by engaging enethiocarbamates.A cascade reaction may also be carried out by forming the quinone in situ with a hypervalent iodine reagent. The scope of our cycloaddition and its variant initiated by PIDA is substantial but still needs to be improved. Different hydroquinones will thus be evaluated. The cycloadducts will later be transformed to develop this methodology.The last part concerns a 1,3-Dipolar cycloaddition reaction between nitrones and enecarbamates. If the use of a phosphoric acid has not proved effective, using a copper phosphate is convincing. Initially, the reaction shown excellent results, unfortunately not reproducible. A rigorous optimization was necessary to obtain satisfactory results. This reaction requires an assessment of its extent. Transformations are also envisaged to enhance the methodology.