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Orientador: Ronaldo Aloise Pilli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T04:04:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Robello_LuisGustavo_D.pdf: 7203530 bytes, checksum: a92a57231d7587b04ebb16da51b52419 (MD5) Previous issue date: 2006 / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Les travaux rapportés dans ce mémoire concernent le développement de nouveaux couplages pallado-catalysés de N-tosylhydrazones ainsi que leurs applications à la synthèse d’analogues de l’isocombrétastatine A4 (isoCA-4). La première partie du manuscrit est consacrée à l’étude de la réactivité de N-tosylhydrazones encombrées dans les couplages avec des halogénures d’aryle. Des conditions ont été mise au point afin d’avoir accès à des molécules 1,1-diaryléthylène ortho/ortho’-disubstituées en relation avec l’isoCA-4. Une autre partie de ce travail est dédiée au développement de réactions tandem impliquant une N-tosylhydrazone. Deux nouvelles transformations sont rapportées, une réaction tandem couplage de Barluenga-couplage de Buchwald-Hartwig, ainsi qu’une réaction tandem couplage de Barluenga-couplage de Suzuki-Miyaura. Dans le dernier chapitre, le couplage oxydatif d’indoles avec les N-tosylhydrazones a été examiné. Les N-vinylindoles synthétisés par ce couplage ont démontré des activités antiprolifératives prometteuses. / This thesis work concerns the development of new palladium catalyzed cross-coupling reactions of N-tosylhydrazones and their applications to the synthesis of isocombretastatin A4 (isoCA-4) analogs. The first part of this work is dedicated to the study of the reactivity of hindered N-tosylhydrazones in coupling with aryl halides. A protocol has been developed to synthesize ortho/ortho’-disubstituted 1,1-diarylethylenes related to isoCA-4. Another part of this thesis is dedicated to the development of tandem reactions involving N-tosylhydrazones. Two new reactions are reported, a Barluenga cross coupling-Buchwald-Hartwig cross coupling tandem reaction as well as a Barluenga cross coupling-Suzuki-Miyaura cross coupling tandem reaction. In the last chapter, oxidative coupling of indoles with N-tosylhydrazones was examined. N-vinylindoles synthesized by this way showed promising antiproliferative activities.

This thesis reports the syntheses and biological activities of benzo- and thieno-fused 7-deazapurine ribonucleosides, which were designed as extended analogues of potent cytostatic 6-hetaryl-7-deazapurine or 6-amino-7-hetaryl-7-deazapurine ribonucleosides. First of all, multigram syntheses of (di)chloro-9H-pyrimido[4,5-b]indoles from simple chloro- nitrobenzenes were developed. Pyrimidoindoles were successfully glycosylated and used for the synthesis of 4-hetaryl-6-chloro-, 4,6-bis(hetaryl)-, 4-amino-6-hetaryl-, 4-amino-5-hetaryl- and 4-susbtituted pyrimido[4,5-b]indole ribonucleosides. Hetaryl groups were introduced by Suzuki or Stille cross-coupling reaction. Standard catalysts and conditions were used for reaction in position 4. To observe some reactivity of unreactive chlorine in position 6, modification of standard protocol was necessary. Screening of several ligands had been done and Buchwald ligand X-Phos was found to be optimal. As chlorine in position 4 is activated for nucleophilic substitution, amino and dimethylamino derivatives were prepared by reaction with aqueous ammonia and dimethylamine, respectively. 4-Alkyl derivatives were synthesized by palladium-catalyzed alkylation with trialkylaluminium or by Negishi coupling in case of cyclopropyl derivative. Desired free nucleosides were...

Les produits appartenant à la famille des pyridopyrimidines sont caractérisés par leur intense utilisation dans le domaine pharmacologique, ce qui a poussé différentes équipes de recherche, de par le monde, à les étudier chimiquement et biologiquement. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au groupe des pyridopyrimidines et, plus particulièrement, à l’isomère le moins décrit dans la littérature, à savoir les pyrido[3,2-d]pyrimidines. Les composés ciblés sont synthétisés à partir de la 2,7-dichloropyrido[3,2-d]pyrimidine, via des substitutions nucléophiles aromatiques et des couplages pallado-catalysés et ce, dans le but d’obtenir de puissants inhibiteurs de kinases. Ce but a été atteint puisqu’en effet plusieurs des molécules élaborées inhibent les kinases testées avec des concentrations de l’ordre du nanomolaire. Des résultats pharmacologiques aussi concluants nous ont amenés à étendre nos études à d’autres pyridopyrimidines, à savoir les pyrido[2,3-d]pyrimidines ainsi qu’à d’autres types de bicycles polyazotés, en l’occurrence les imidazo[1,2-a]pyridines et les imidazo[1,2-b]pyridazines. / Products belonging to the pyridopyrimidine family are characterized by their intense use in pharmacology. The increase of interest for this heterocyclic scaffold prompted different research teams around the world to study their chemically and biologically properties. In this work, we are interested in the functionalization of pyridopyrimidines and, more specifically, of the less described regioisomer, namely pyrido[3,2-d]pyrimidines. The target compounds were synthesized from 2,7-dichloropyrido[3,2-d]pyrimidine via nucleophilic aromatic substitution and palladium-catalyzed couplings and, in order to obtain potent kinases inhibitors. Our goal has been achieved with several elaborate molecules. These bioactive compounds inhibit kinases such as Cyclin Dependant Kinases (CDK), Glycogen Synthase 3 (GSK3) or Dual specificity tYRosine-phosphorylation-regulated Kinase 1A (DYRK1A) in the nanomolar range. These biological targets are mainly involved in degenerative process or down syndrome. These pharmacological results led us to extend our studies to other pyridopyrimidines, namely pyrido[2,3-d]pyrimidines as well as other types of polynitrogenated bicycles, namely imidazo[1,2- a]pyridine and imidazo[1,2-b]pyridazine.

Ces travaux de thèse ont permis dans un premier temps, d'aborder différentes voies de synthèse d'un nouvel antipsychotique potentiel (F17464) proposé par les laboratoires Pierre Fabre. Trois stratégies basées sur des synthèses convergentes ont été initiées. La première stratégie repose sur une étape clé de métathèse croisée, la seconde sur une réaction de Sonogashira et la troisième aborde une nouvelle méthodologie d'alkylation des chromones en position 3. Ces méthodes nous ont permis d'accéder à des intermédiaires de synthèse originaux, utiles pour préparer la molécule F17464 en respectant les contraintes industrielles.Dans un deuxième temps, différents types de molécules polycycliques complexes ont été synthétisés par cascades réactionnelles palladocatalysées. Une série de naphtalènes condensés a été préparée par réaction domino palladocatalysée issue de cyclocarbopalladations successives suivies d'une activation C(sp2)-H. Plusieurs types de cycles à sept atomes de carbone condensés ont été synthétisés en une seule étape, à partir de substrats faciles d'accès, via des cascades réactionnelles cyclocarbopalladations/activation C(sp2) ou C(sp3)-H.Finalement, des cyclooctatriènes et des fenestradiènes ont été obtenus à partir du même substrat,en une seule étape, via des réactions en cascade débutant par une cyclocarbopalladation 4-exodigsuivie d'un couplage de Stille puis d'une addition d'alcynes sur une triple liaison s'achevant par des réactions d'électrocyclisations. La température est le seul paramètre réactionnel qui diffère dans la synthèse de ces deux polycycles complexes, à partir du même substrat. / This PhD thesis allowed us in the first part to develop different synthesic pathways to a new potential antipsychotic (F17464) invented by Pierre Fabre laboratories. Three strategies based on convergent syntheses are initiated. The key step of the first strategy is olefin cross metathesis. The second strategy rests on Sonogashira coupling and the third one involves a new methodology ofchromones alkylation in position 3. These methods allowed us access to novel synthetic intermediates, useful in the preparation of the F17464 molecule by following industrial confines.ln the second part, different types of polycyclic molecules were synthesized by palladium-catalyzed cascade reactions. A set of fused naphthalenes was prepared by palladium-catalyzed dominoreaction including cyclocarbopalladations followed by C(sp2)-H bond activation. Several types of fused seven-membered carbocycles were synthesized in a one-pot reaction from convenient substrates, via cascade reactions including cyclocarbopalladations followed by C(sp2 or sp3)-Hbond activation. Finally, cyclooctatrienes and fenestradienes were obtained also in a one-pot reaction from the same substrate via cascade reactions involving 4-exo-dig cyclocarbopalladation, followed by Stille coupling, alkyne addition onto a triple bond, finishing by electrocyclization reactions. Temperature is the only parameter that differs in the synthesis ôf the two complex polycycles starting from the same substrate.

L’inhibition de protéines kinases constitue une voie pleine de promesses pour la découverte de nouvelles thérapies ciblées contre le cancer. En 2003, le criblage de la chimiothèque de l’Institut Curie/CNRS a permis de mettre en évidence une famille de composés actifs sur deux de ces enzymes : CK2 et Pim-1. L’objectif de cette thèse était de synthétiser des analogues des « hits » de la chimiothèque possédant le squelette 5-azaindole afin d’en améliorer les propriétés biologiques. La préparation de tels composés étant peu décrite dans la littérature, trois voies de synthèse flexibles et efficaces ont été développées. L’élaboration de 5-azaindoles diarylés symétriques a tout d’abord été mise au point par hétéroannélation pallado-catalysée à partir de dérivés de la 4-aminopyridine. Les composés monosubstitués en position 2 ont ensuite été obtenus par réaction domino sila-Sonogashira/cyclisation 5-endo. Enfin, un procédé one-pot couplage de Sonogashira/aminopalladation/élimination réductrice a permis d’accéder aux molécules diarylées non symétriques avec une régiosélectivité contrôlée. L’application de ces méthodologies a conduit à la préparation de 70 composés fonctionnalisés dont la cytotoxicité et l’activité inhibitrice sur CK2 ont été évaluées. Une étude structure-activité a été réalisée et les fragments d’intérêt que doit posséder une molécule de type 5-azaindole pour inhiber efficacement la kinase ont ainsi été identifiés. / Protein kinases represent promising targets for anti-cancer drug design. In 2003, inhibitors of two of these enzymes, CK2 and Pim-1, were identified by the screening of the Curie Institute/CNRS small-molecule library. The aim of this thesis was to synthesize derivatives of these hits with a 5-azaindole scaffold in order to optimize their biological activity. As the synthesis of such molecules was not reported in the literature, efficient and flexible procedures were developed to access to these structures. Diarylated symmetrical 5-azaindoles were thus prepared by palladium-catalyzed heteroannulation from 4-aminopyridines derivatives. The methodology was subsequently extended to silylalkynes and led to monoarylated products through domino sila-Sonogashira/5-endo cyclization. Finally, a one-pot Sonogashira coupling/aminopalladation/reductive elimination afforded unsymmetrical compounds with a total control of the regioselectivity. Using these methodologies, 70 functionalized molecules were easily prepared. Their cytotoxicity and biological activity as CK2 inhibitors were then evaluated. A structure-activity relationship study was performed, which led to the identification of two key structural elements for the CK2 inhibitory potency of 5-azaindoles.

Cette thèse décrit le développement et la méthodologie pour la synthèse de 2-pyrazolo[1,5-a]pyridines à partir d’ylures de N-iminopyridinium et d’halogénures de styryle. Des dérivés de chaque ylure de N-iminopyridinium et d’halogénures de styryle ont été utilisés pour la synthèse de plusieurs composés avec un intérêt pharmaceutique. Le premier chapitre présente les précédents littéraires pour la synthèse de pyrazolopyridines. Spécifiquement trois types différents de synthèse seront présentés en détail. L’importance biologique de ces composés sera discutée. La vue d’ensemble des travaux développés dans notre groupe de recherche pour la synthèse des produits de départ sera présentée brièvement. Finalement, la science intéressante qui a apporté cette idée de recherche sera révélée. Le deuxième chapitre décrit les résultats des optimisations étudiées pour la synthèse des 2-phénylpyrazolo[1,5-a]pyridines à partir d’ylures de N-benzoyl-iminopyridinium et d’iodure de styryle. Chaque substrat de la réaction a été étudié individuellement afin d’être optimisé; les ratios, les solvants, la température du milieu réactionnel et le temps optimal de la réaction ont aussi été explorés. Le troisième chapitre présente l’étendue de la synthèse des pyrazolopyridines. L’étendue de la réaction inclut les dérivés des halogénures de styryle. L’étendue de la réaction a été élargie aux dérivés d’ylures de N-iminopyridinium et ils incluent des groupements donneurs d’électrons ainsi que des groupements pauvres en électrons. Des groupements exotiques d’iodure et de bromure de vinyle ont aussi été explorés. Le quatrième chapitre démontre les études mécanistiques que l’on a faites pour mieux comprendre les cycles catalytiques qui ont lieu durant la réaction. Des études de cyclisation avec les ylures de N-iminopyridinium ont été explorées pour les produits de départ suivants : iodure de styryle et phényl acetylène. / This thesis describes the development of a methodology for the one-pot synthesis of 2-pyrazolo[1,5-a]pyridines from N-iminopyridinium ylide and styryl-halide starting materials. Both N-iminopyridinium ylide derivatives and styryl-halide derivatives were employed for the synthesis of various pharmaceutically interesting pyrazolo[1,5-a]pyridines. The first chapter presents the literature precedents for the synthesis of pyrazolopyridines. More specifically, three different types of syntheses will be shown in detail. Furthermore, the biological importance of these compounds will be discussed. An overview of the developed methodologies previously carried out in our research group for the synthesis of the starting materials will be presented. Finally, the copper-catalyzed direct alkenylation of N-iminopyridinium ylides that brought about this research idea will be discussed. The second chapter describes the results of the optimization studies for the synthesis of 2-phenyl pyrazolo[1,5-a]pyridines from N-benzoyliminopyridinium ylides and styryl iodides. Each component of the reaction was individually screened and the loading ratios were optimized: e.g., solvent and temperature. The third chapter presents the scope of the pyrazolopyridine synthesis. The scope includes styryl iodide, –bromide and –chloride derivatives. The scope of the reaction was extended to N-iminopyridinium ylide derivatives and included electron donating and electron withdrawing groups. Substituted vinyl iodides and bromides were also investigated. The fourth chapter demonstrates the mechanistic studies conducted in order to obtain an accurate understanding of the catalytic cycles taking place during the reaction. Cyclization studies were explored for both styryl iodides and phenyl acetylene starting materials reacted with N-iminopyridinium ylides.

Les réactions de type Ugi sont connues depuis une cinquantaine d’années. Ces réactions multicomposants mettent en jeu un aldéhyde, une amine, un isonitrile ainsi qu’un dérivé acide (acide carboxylique ou phénol activé). Dans ces travaux, la structure électronique des isonitriles, composé au coeur de ces réactions a été étudiée. La forme carbénique RN=C s’est révélée majoritaire contrairement à toute attente. La linéarité de la molécule a pu être interprétée grâce aux contributions des formes minoritaires. La seconde partie s’est focalisée sur l’étude théorique et expérimentale des couplages de type Ugi. Contrairement à la réaction de Ugi-Smiles, le réarrangement final de la réaction de Ugi, un réarrangement de Mumm, s’est révélé non cinétiquement déterminant. L’importance du rôle de l’environnement a été étudiée par le biais d’une microsolvatation. La compréhension accrue de la réaction de Ugi-Smiles a fait émerger deux nouveaux partenaires acides : les trichlorophenols et les nitrosophenols. Les premiers ont permis d’isoler pour la première fois desaryl-imidates de phénol. Les seconds ont été utilisés pour développer une nouvelle voie de synthèse debenzimidazoles à partir des adduits de Ugi-Smiles correspondants. Enfin, les adduits de type Ugi ont été mis à profit pour développer une nouvelle réaction palladocatalysée d’ouverture d’aminocyclopropanes. Cette ouverture conduit à l’accès rapide de produits hétérocycliques dont des tétracycles complexes suite à une réaction tandem impliquant un couplagede Heck. / Ugi type reactions are well known for decades. These multicomponent reactions involve an aldehyde,an amine, an isocyanide and an acid compound (carboxylic acid or activated phenol). Herein, electronicstructure of isocyanides, as key compounds of these reactions, was studied. Surprisingly, thecarbenic form RN=C was found to be the major one. Contribution of minor mesomeric structureexplains the linearity of the molecule. Then, Ugi and Ugi-Smiles couplings were studied theoreticallyand experimentally. Contrary to the Ugi-Smiles reaction, the final rearrangement of the Ugi coupling,a Mumm one, was not found to be a rate determining step. Importance of microsolvation was investigated.The comprehension of the mechanism of Ugi-Smiles reaction prompted us to investigatetheoretically new acidic partners. Trichlorophenols permitted to isolate the aryl-imidate for the firsttime with a phenol. Nitrosophenols were also considered. Confirmed experimentally, these new adductswere used to propose a new synthesis of benzimidazole. Finally, Ugi type adducts have been used todevelop a new palladium-catalyzed ring-opening of aminocyclopropanes. Rapid access to heterocycliccompounds, such as complex tetracycle with a tandem Heck coupling, can be obtained by this strategy.

In dieser Dissertation versuche ich, die zentralen Nitrogen-heterocyclischen Kerne, die Seitenketten und deren Position zu variieren. Als synthetische Strategie wurden Palladium-katalysierte Kupplungsreaktionen verwendet, um Seitenketten und Aryl-Substituenten einzuführen. Halogensubstituierte Diarylheterocyclen sind wichtige Intermediate in der Synthese der allgemeine Strukture. Die Einführung der gewünschten Seitenketten durch Carbon-Carbon und Carbon-Nitrogen-Bindungsknüpfung wurde durch Sonogashira-Kupplung, Heck-Kupplung und Buchwald-Hartwig-Aminierung erzielt. Mit der Sonogashira-Reaktion kann eine funktionalisierte Alkynylgruppe in die heterocyclischen Kerne effektiv und bequem eingeführt werden. Eine anschliessende katalytische Hydrierung der Alkynylgruppe führt zu funktionalisierten Alkyl substituierten Diarylheterocyclen. In der vorliegenden Arbeit wurden mehr als 180 Substanzen synthetisiert. Unter ihnen sind ungefähr 130 neue Substanzen. 86 von ihnen passen in die allgemeine Strukture. / In the present thesis, I tried to vary the central nitrogen-heterocyclic cores, the functionalised side chains and its position of attachment. As a synthetic strategy, palladium-catalyzed coupling reactions were used to introduce side chains and aryl substituents into the central heterocycle. In this way the utility of such reactions to heterocyclic systems, which were neglected so far, could be figured out. Halogen substituted diaryl heterocycles are important intermediates in the synthesis of general structures. The introduction of the desired side chains by Carbon-Carbon bond formation reactions was achieved by Sonogashira coupling and Heck coupling. Buchwald-Hartwig amination and nucleophilic substitution were used to establish side chains which are connected to the core heterocycle by heteroatom-Carbon bonds. Sonogashira reaction turned out to be the most effective and convenient method to introduce functionalized alkynyl group into the heterocyclic cores. In the present work, more than 180 compounds were synthesized. Among them, about 130 compounds are new products. 86 of them fit into the general structure.