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Les tétrahydropyranes et les pipéridines sont des motifs que l'on retrouve dans de nombreuses molécules naturelles bioactives. L'intérêt pour ces familles de composés ne cesse de croître. En effet le noyau pipéridine est le troisième motif cyclique le plus retrouvé dans les molécules thérapeutiques après les noyaux phényle et pyridine alors que le tétrahydropyrane prend lui la 6ème place. Il apparaît donc opportun de développer des voies d'accès simples et efficaces afin d'obtenir de façon stéréosélective (diastéréo et/ou énantiosélective) ces motifs structuraux. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent le développement de deux nouvelles méthodologies de la cyclisation d'aza-Prins. La cyclisation d'aza-Prins permet par la réaction entre une amine homoallylique et un aldéhyde en présence d'un acide (Lewis ou Brønsted) la formation de pipéridine. La première a été développée pour pallier à l'absence dans la littérature de méthodologie applicable à tous types d'amines homoallyliques. Cette nouvelle méthodologie repose sur la promotion de la réaction par un effet synergétique entre un acide de Lewis (TiCl4 1 éq.) et un acide de Brønsted (p-TSA 0.1 éq.). Cette méthodologie a permis l'obtention de pipéridine avec de bons rendements et une excellente diastéréosélectivité a été obtenue selon la nature de l'amine homoallylique utilisé. La deuxième méthodologie qui a été développée permet l'aminolyse de pipéridine-lactone. Ces pipéridine-lactones, obtenues par une réaction d'aza-Prins, sont ainsi aminolysées par un acide aminé en présence d'un promoteur puissant LiNTf2. Ces deux méthodologies combinées nous ont permis d'obtenir divers motifs pipéridines. Un certain nombre de ces pipéridines synthétisées seront testées afin de mettre en évidence une éventuelle activité biologique. / Tetrahydropyrans and piperidines are cyclic motifs found in numerous bioactive natural products. Interest in these families of compounds is continuously growing. Indeed, piperidine is the 3rd most common cyclic motif found in therapeutic molecules after phenyl and pyridine structures, while the tetrahydropyran takes the 6th place. Thus the development of simple and effective methodologies to obtain these structures stereoselectively (diastereo and/or enantioselectively) is of great interest. The research presented in this manuscript concerns the development of two new methodologies for aza-Prins cyclization. These reactions involve condensation of homoallylic amines with aldehydes in the presence of a Lewis or Brønsted acid to give piperidine compounds. The first method was promoted by a synergistic combination of a Lewis acid and a Brønsted acid and employs N-alkyl, N-aryl, and unprotected homoallylamines to efficiently form piperidines with good yields and excellent diastereoselectivity, which was controlled by the nature homoallylamine. The second method allows piperidine-lactone aminolysis in presence of aminoacids with the help of a powerful promoter LiNTf2. These two combined methodologies allowed us to obtain a library of piperidine structures, some of which will be tested in order to assess their possible biological activity.

São apresentados nesta tese os resultados dos estudos visando a síntese total assimétrica do populeno D, um produto natural extraído do troco da árvore Thespesia populnea. A proposta sintética era obter a molécula alvo em 14 etapas, entretanto, não foi possível finalizar a síntese. Foi obtido o último intermediário da síntese em 13 etapas em um rendimento global de 8%, a partir do L-lactato de etila, comercialmente disponível. A rota sintética proposta tem como etapa chave uma reação de ciclização de Prins catalisada por iodo molecular. Tal metodologia foi utilizada para sintetizar quatro análogos do populeno D, compostos inéditos que foram caracterizados e enviados para ensaios de atividade biológica. Dois destes quatro compostos apresentaram bons resultados contra linhagens celulares do ovário com fenótipo de resistência a múltiplos fármacos. Apresenta-se também uma metodologia de meta-alquilação de N-aril-2- aminopirimidinas com haletos secundários catalisada por rutênio. No total, foram obtidos vinte compostos inéditos que foram completamente caracterizados. / Studies aiming the asymmetric total synthesis of populene D are presented in this thesis. Populene D is a natural product extracted from Thespesia populnea tree trunk. Synthetic proposal for the target molecule comprised 14 steps, however, total synthesis was not achieved. Last intermediate of the proposed route was obtained, in 13 steps and 8% global yield, starting from commercially available ethyl L-lactate. An iodine-catalyzed Prins cyclization reaction is the key step of proposed synthesis. This methodology was applied to synthesize four analogues of populene D, all unknown compounds which were fully characterized, and submitted to biological activity tests. Among these four compounds, two of them have shown good results against ovary cell lines with with multidrug resistance phenotype. A new protocol of ruthenium-catalyzed site-selective alkylation of N-aryl-2- aminopyrimidines is also presented in this thesis. 20 unknown compounds were obtained using this protocol and they were fully characterized as well.

São apresentados nesta tese os resultados dos estudos visando a síntese total assimétrica do populeno D, um produto natural extraído do troco da árvore Thespesia populnea. A proposta sintética era obter a molécula alvo em 14 etapas, entretanto, não foi possível finalizar a síntese. Foi obtido o último intermediário da síntese em 13 etapas em um rendimento global de 8%, a partir do L-lactato de etila, comercialmente disponível. A rota sintética proposta tem como etapa chave uma reação de ciclização de Prins catalisada por iodo molecular. Tal metodologia foi utilizada para sintetizar quatro análogos do populeno D, compostos inéditos que foram caracterizados e enviados para ensaios de atividade biológica. Dois destes quatro compostos apresentaram bons resultados contra linhagens celulares do ovário com fenótipo de resistência a múltiplos fármacos. Apresenta-se também uma metodologia de meta-alquilação de N-aril-2- aminopirimidinas com haletos secundários catalisada por rutênio. No total, foram obtidos vinte compostos inéditos que foram completamente caracterizados. / Studies aiming the asymmetric total synthesis of populene D are presented in this thesis. Populene D is a natural product extracted from Thespesia populnea tree trunk. Synthetic proposal for the target molecule comprised 14 steps, however, total synthesis was not achieved. Last intermediate of the proposed route was obtained, in 13 steps and 8% global yield, starting from commercially available ethyl L-lactate. An iodine-catalyzed Prins cyclization reaction is the key step of proposed synthesis. This methodology was applied to synthesize four analogues of populene D, all unknown compounds which were fully characterized, and submitted to biological activity tests. Among these four compounds, two of them have shown good results against ovary cell lines with with multidrug resistance phenotype. A new protocol of ruthenium-catalyzed site-selective alkylation of N-aryl-2- aminopyrimidines is also presented in this thesis. 20 unknown compounds were obtained using this protocol and they were fully characterized as well.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 14314411 bytes, checksum: 28743a0226eb51126ce933c575333208 (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work is described the synthesis of ten new tetrahydropyran derivatives (compounds 42-51) designed from (±)-Naproxen structure utilizing the Prins reaction of cyclization as the key step to building shaped diastereoselective 2,4- cis and 2,4,6-cis rings tetrahydropyran, with overall yields between 62 - 65%. These new tetrahydropyran derivatives were in vivo bioevaluated on antinociceptive effect in the acetic acid-induced abdominal writhing test, the tail flick test, the rota-rod performance and open field tests, and all these new compounds showed greater antinociceptive activity compared to compound (±)- 1a, highlighting high activity tetraidropirânico derivative (±)-49, which showed 87.5% of inhibition, whereas compound (±)-1a gave only 14% inhibition in in the acetic acid-induced abdominal writhing test. Moreover, the (tail-flick test) indicated compounds (±)-46 and (±)-49 as the most actives, and all compounds showed antinociceptive activity (except compound (±) -51) without harming the motor impairment and without showing toxicity in mice. In continuation to this work, there was the synthesis of new hybrid molecules based on the structure of six non-steroidal anti-inflammatory drugs with a portion tetrahydropyran using molecular hybridization strategy. These new hybrid tetrahydropyran (74 - 79) were obtained in yields between (70 - 93%). Preliminary studies antinociceptive effect in the acetic acid-induced abdominal writhing test in the compounds (74 - 79) showed that all tetrahydropyran derivatives were more efficacious (lower ED50) and their precursors drugs and no sign of intoxication were observed in the animals. / Neste trabalho, é descrito a síntese de 10 novos derivados tetraidropirânicos compostos (42 51) planejados a partir da estrutura do (±)-Naproxeno, utilizando a reação de ciclização de Prins como etapa chave para a construção em forma diastereosseletiva 2,4-cis e 2,4,6-cis de anéis tetraidropirânicos, com rendimentos globais entre 62 65%. Estes novos derivados tetraidropirânicos foram bioavaliados in vivo em testes de contorções abdominais, retirada de cauda, desempenho no rota-rod e campo aberto, sendo que todos estes compostos apresentaram uma maior atividade antinociceptiva em relação ao composto (±)-1a, com destaque para a alta atividade do derivado tetraidropirânico (±)-49, que apresentou 87,5% de inibição, enquanto que o composto (±)-1a apresentou apenas 14% de inibição no teste de contorções abdominais induzida por ácido acético. Além disso, os testes de retirada de cauda indicaram os compostos (±)-46 e (±)-49 como os mais ativos, sendo que todos os compostos apresentaram atividade antinociceptiva (exceto composto (±)-51) sem prejudicar o comprometimento motor e sem demonstrar toxicidades em camundongos. Em continuação ao nosso trabalho, realizou-se a síntese de moléculas híbridas inéditas baseadas na estrutura de seis fármacos antiinflamatórios não esteroidais com uma porção tetraidropirânica utilizando a estratégia de hibridização molecular. Estes novos derivados tetraidropirânicos híbridos (74 79) foram obtidos em rendimentos entre 70 93%. Estudos preliminares realizados em teste contorções abdominais induzidas por ácido acético realizados nos compostos (74 79) revelaram que todos os derivados tetraidropirânicos foram mais eficazes (DE50 menor) que os seus fármacos percusores e nenhum sintoma de intoxicação foi observado nos animais.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 18195512 bytes, checksum: 6229ab5e9f367190d5f7b4336c07dfec (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study was designed based on the concept of achiral / meso compound. The importance of preparing achiral compounds is based on their structural simplification, leading to new molecules which require no further investigations pharmacodynamics and pharmacokinetics of the enantiomers. Therefore, it is proposed to the synthesis of analogues tetrahydropyrans achiral/meso using the Prins cyclization reaction. The homoallylic alcohols synthesized in this work were derived from the Barbier reaction obtained in great yields, wherein these products are used as a synthesis intermediate for the preparation of tetrahydropyrans proposed. The Prins cyclization reaction is an efficient method for the preparation of tetrahydropyrans therefore proved to be a powerful tool for synthesis and versatile for the preparation of substituted tetrahydropyrans to give all the compounds synthesized in satisfactory yields. Through spectroscopic and crystallographic studies were possible to determine in detail the relative configuration of the molecules 40a, 41a, 44a, 45a, 46a, 46b and 48b. Furthermore, a theoretical study was developed using the density functional theory to obtain the molecular geometries optimized in the gas phase, making it possible to compare these preferred conformations with geometries defined by crystals. The tetrahydropyrans bioevaluated were synthesized in the leukemic cell line K562 and two types of normal L929 cells and PBMC. The results were very promising in cancer in vitro assays, highlighting the hydrazones 42a-c and the 43a-c aminoguanidines they were the only compounds that were active against resistant cell line K562, highlighting the tetrahydropyran 42c which showed higher activity series counterpart (present value of IC50 7.59 μM) and the tetrahydropyran 42b with an excellent IC50 (8.97 μM) value and a good selectivity index (2.2 in L929 and 1.6 in PBMC). / Este trabalho foi idealizado baseado no conceito de compostos aquirais/meso. A importância da preparação de compostos aquirais está baseada na sua simplificação estrutural, conduzindo a novas moléculas que não necessitam de posteriores investigações farmacodinâmicas e farmacocinéticas dos enantiômeros. Sendo assim, propomos neste trabalho a síntese de análogos tetraidropirânicos aquirais/meso utilizando a reação de ciclização de Prins. Os álcoois homoalílicos sintetizados foram provenientes da reação de Barbier obtidos em ótimos rendimentos, no qual estes produtos foram utilizados como intermediário de síntese para a preparação dos tetraidropiranos propostos. A reação de ciclização de Prins é um método eficiente na preparação dos tetraidropiranos, pois mostrou-se ser uma ferramenta de síntese poderosa e versátil para a preparação dos tetraidropiranos substituídos, obtendo-se todos os compostos sintetizados em rendimentos satisfatórios. Através de estudos espectroscópicos e cristalográficos foi possível determinar detalhadamente a configuração relativa das moléculas 40a, 41a, 44a, 45a, 46a, 46b e 48b. Além disso, foi desenvolvido um estudo teórico utilizando a teoria do funcional densidade para se obter as geometrias moleculares otimizadas em fase gasosa, tornando possível comparar estas conformações preferenciais com as geometrias definidas pelos cristais. Os tetraidropiranos sintetizados foram bioavaliados na linhagem de células leucêmicas K562 e dois tipos de células normais L929 e PBMC. Os resultados em câncer foram bastante promissores nos ensaios in vitro, dando destaque para as hidrazonas 42a-c e as aminoguanidinas 43a-c que foram os únicos compostos que se mostraram ativos contra a linhagem celular resistente K562, destacando-se o tetraidropirano 42c que apresentou maior atividade da série congênere (apresentando valor de CI50 7.59 μM) e o tetraidropirano 42b que apresentou excelente valor de IC50 (8.97 μM) e um bom índice de seletividade (2.2 em L929 e 1.6 em PBMC).

Abordaram-se diversos aspectos da reação de contração de álcoois homoalílicos promovida por trinitrato de tálio (TTN). A configuração relativa do indano obtido como produto foi estabelecida graças a uma difratometria de raio-x de seu derivado sólido, possibilitando a elaboração de um mecanismo detalhado desta transformação. As reações de contração de anel de alquenóis secundários e terciários com TTN produzem indanos em 33-65%. Por outro lado, os 3-alquenóis terciários que possuem uma metila a mais em posição alílica conduzem a produtos oriundos de uma reação de fragmentação em 51-69%, com a perda de uma molécula de acetona. Álcoois homoalílicos primários, ao reagirem com iodo ou iodo hipervalente, sofrem uma reação de fragmentação, formando formaldeído, que sofre uma ciclização de Prins com o substrato, produzindo hexahidro- benzo-isocromenos em 26-48%. No caso da reação com iodo, parte do substrato sofre também uma ciclização 5-endo-trig seguida de aromatização, levando a um di-hidro-naftofurano em até 30% de rendimento. A ciclização de Prins de 3-alquenóis primário, secundário ou terciário com quantidades equimolares de aldeídos - aromáticos ou alifáticos - ou cetonas alifáticas catalisada por 5 mol% de iodo pode ser alcançada em rendimentos de 54-82%. Estas reações foram efetuadas em condições brandas e não anidras. Esta metodologia foi expandida para a preparação de uma hexa-hidro-benzo-isoquinolina à partir de uma tosilamida homoalílica, em 60% de rendimento. Um método simples e eficiente para a 2,2-dicloração de 1-tetralonas, da indanona e da benzosuberona foi desenvolvido utilizando-se água de cloro e metanol (5:1), à temperatura ambiente, em 61-90% de rendimento. A caramboxina é uma neurotoxina extraída da carambola. Sua síntese seria desejável para a confirmar sua estrutura e realizar novos ensaios biológicos. A rota sintética estudada possui, como etapa-chave, uma reação de Diels-Alder seguida de uma retro-Diels-Alder entre um éster clorotetrólico e um ciclo-hexadieno derivado da dimedona. No entanto, a síntese não pode ser concluída e um análogo ciclizado da caramboxina, uma isoquinolona, foi obtido em um rendimento global de 7%, em 10 etapas, à partir da dimedona. / Several aspects concerning the reaction of homoallylic alcohols and thallium trinitrate were addressed. The relative configuration of the indan obtained as product was established based on an x-ray diffration analysis of its solid derivative. With this information a more detailed mechanism was proposed. The ring contraction reactions of secondary and tertiary alkenols with TTN produced indans in 33-65% yield. Nevertheless, 3-alkenols bearing a methyl group on the allylic position lead to fragmentation products in 51- 69% yield, with the loss of a molecule of acetone. Treatment of primary homoallylic alcohols with iodine or hypervalent iodine leads to hexahydrobenzoisochromenes in 26-48% yield via a fragmentation reaction where formaldehyde is produced and reacts with the substrate on a Prins cyclization reaction. When iodine is used, dihydronaphtofuranes are also produced in up to 30% yield through a 5-endo-trig cyclization followed by an aromatization reaction. The Prins cyclization of 3-alkenols primary, secondary or tertiary with equimolar amounts of aldehydes - aromatic or aliphatic or aliphatic ketones catalysed by 5 mol% of iodine was accomplished in 54- 82% yield. These reactions were performed in mild and non-anhydrous conditions.This methodology was also used for the preparation of a hexahydrobenzoisoquinoline from a homoallylic tosylamide, in 60% yield. An easy and efficient method to the 2,2-dichlorination of 1-tetralones, indanone and benzosuberone was developed using household bleach and methanol (5:1), at room temperature in 61-90% Caramboxin is a neurotoxin isolated from star fruit. Its synthesis was desired to confirm its structure and perform new biological tests. The key step of the synthetic path is a Diels Alder followed by a retro-Diels Alder between a chlorotetrolic ester and a cyclohexene derived from dimedone. Unfortunately the synthesis was not concluded and a cyclized analogous of caramboxin, an isoquinoline, was obtained in 7% global yield, in 10 steps, from dimedone.

Abordaram-se diversos aspectos da reação de contração de álcoois homoalílicos promovida por trinitrato de tálio (TTN). A configuração relativa do indano obtido como produto foi estabelecida graças a uma difratometria de raio-x de seu derivado sólido, possibilitando a elaboração de um mecanismo detalhado desta transformação. As reações de contração de anel de alquenóis secundários e terciários com TTN produzem indanos em 33-65%. Por outro lado, os 3-alquenóis terciários que possuem uma metila a mais em posição alílica conduzem a produtos oriundos de uma reação de fragmentação em 51-69%, com a perda de uma molécula de acetona. Álcoois homoalílicos primários, ao reagirem com iodo ou iodo hipervalente, sofrem uma reação de fragmentação, formando formaldeído, que sofre uma ciclização de Prins com o substrato, produzindo hexahidro- benzo-isocromenos em 26-48%. No caso da reação com iodo, parte do substrato sofre também uma ciclização 5-endo-trig seguida de aromatização, levando a um di-hidro-naftofurano em até 30% de rendimento. A ciclização de Prins de 3-alquenóis primário, secundário ou terciário com quantidades equimolares de aldeídos - aromáticos ou alifáticos - ou cetonas alifáticas catalisada por 5 mol% de iodo pode ser alcançada em rendimentos de 54-82%. Estas reações foram efetuadas em condições brandas e não anidras. Esta metodologia foi expandida para a preparação de uma hexa-hidro-benzo-isoquinolina à partir de uma tosilamida homoalílica, em 60% de rendimento. Um método simples e eficiente para a 2,2-dicloração de 1-tetralonas, da indanona e da benzosuberona foi desenvolvido utilizando-se água de cloro e metanol (5:1), à temperatura ambiente, em 61-90% de rendimento. A caramboxina é uma neurotoxina extraída da carambola. Sua síntese seria desejável para a confirmar sua estrutura e realizar novos ensaios biológicos. A rota sintética estudada possui, como etapa-chave, uma reação de Diels-Alder seguida de uma retro-Diels-Alder entre um éster clorotetrólico e um ciclo-hexadieno derivado da dimedona. No entanto, a síntese não pode ser concluída e um análogo ciclizado da caramboxina, uma isoquinolona, foi obtido em um rendimento global de 7%, em 10 etapas, à partir da dimedona. / Several aspects concerning the reaction of homoallylic alcohols and thallium trinitrate were addressed. The relative configuration of the indan obtained as product was established based on an x-ray diffration analysis of its solid derivative. With this information a more detailed mechanism was proposed. The ring contraction reactions of secondary and tertiary alkenols with TTN produced indans in 33-65% yield. Nevertheless, 3-alkenols bearing a methyl group on the allylic position lead to fragmentation products in 51- 69% yield, with the loss of a molecule of acetone. Treatment of primary homoallylic alcohols with iodine or hypervalent iodine leads to hexahydrobenzoisochromenes in 26-48% yield via a fragmentation reaction where formaldehyde is produced and reacts with the substrate on a Prins cyclization reaction. When iodine is used, dihydronaphtofuranes are also produced in up to 30% yield through a 5-endo-trig cyclization followed by an aromatization reaction. The Prins cyclization of 3-alkenols primary, secondary or tertiary with equimolar amounts of aldehydes - aromatic or aliphatic or aliphatic ketones catalysed by 5 mol% of iodine was accomplished in 54- 82% yield. These reactions were performed in mild and non-anhydrous conditions.This methodology was also used for the preparation of a hexahydrobenzoisoquinoline from a homoallylic tosylamide, in 60% yield. An easy and efficient method to the 2,2-dichlorination of 1-tetralones, indanone and benzosuberone was developed using household bleach and methanol (5:1), at room temperature in 61-90% Caramboxin is a neurotoxin isolated from star fruit. Its synthesis was desired to confirm its structure and perform new biological tests. The key step of the synthetic path is a Diels Alder followed by a retro-Diels Alder between a chlorotetrolic ester and a cyclohexene derived from dimedone. Unfortunately the synthesis was not concluded and a cyclized analogous of caramboxin, an isoquinoline, was obtained in 7% global yield, in 10 steps, from dimedone.

Le portentol est un polypropionate qui possède une structure spirocyclique très originale. Cette molécule, dont il n'existe encore aucune synthèse totale, a été isolée du lichen Rocella portentosa à la fin des années 1960. Dans le but d'accéder au squelette du portentol, nous avons développé une méthodologie visant à synthétiser des spirotétrahydropyranes fonctionnalisés via une cyclisation de Prins. Au cours de ce travail, un phénomène de dédoublement cinétique dynamique a aussi été mis en évidence. La stachybotrine C, isolée à partir de la bactérie Stachybotrys parvispora, possède des propriétés neurotrophiques et neuroprotectrices très intéressantes. Deux voies de synthèse ont été envisagées pour préparer ce produit naturel. La première voie repose sur une réaction d'hydroarylation d'un éther propargylique catalysée à l'or, suivie d'une oxydation régiosélective du chromène résultant. La seconde voie fait intervenir une étape clé d'époxydation/cyclisation d'un alkénylphénol obtenu suite à un réarrangement de Claisen. Ces travaux nous ont permis d'accomplir la synthèse totale de la stachybotrine C, de réviser sa structure et de déterminer sa configuration absolue. / Portentol is a polypropionate with an unusual spirocylic structure. This natural product, which has never been synthesized, has been isolated from the lichen Rocella portentosa. To access the spiranic moiety of the portentol, we have developed a methodology to synthesize spirotetrahydropyranes through a Prins cyclization. Through the study of the scope of this reaction, an usual dynamic kinetic resolution has been highlighted. Stachybotrin C, isolated from the bacteria Stachybotrys parvispora, exhibits interesting neuritogenic and neuroprotective properties. To prepare this natural product, two synthetic routes have been investigated. The first one is based on a gold-catalyzed hydroarylation of a propargyllic ether followed by a regioselective oxidation of the resulting chromene. The second pathway involves as a key step an epoxydation/cyclisation of a phenol prepared via a Claisen rearrangment. We accomplished the synthesis of stachybotrin C, revised its structure and established its absolute configuration.