Nous avons développé une procédure simple et originale pour la synthèse de dérivés 4,4'-bipyridines polyhalogénées basée sur la lithiation de dihalogénopyridines. Le mécanisme de cette réaction a été étudié par l'isolement et la caractérisation de plusieurs produits secondaires. La méthodologie adoptée a été ensuite appliquée à la synthèse d'une série de bipyridines 4,4' comportant des atomes de chlore, de brome et aussi d'iode. Dans certains cas, nous avons pu isoler des bipyridines ayant une connectivité 3,4' et 2,4'. Quelques 4,4'-bipyridines ont été fonctionnalisées par couplages croisés de Suzuki et par double amination de Buchwald-Hartwig. La plupart des produits ont été caractérisés par diffraction des rayons X ce qui a montré des interactions halogènes spécifiques / We have developed a simple and original procedure for the synthesis of halogenated 4,4'-bipyridines based on the lithiation of halopyridines. The mechanism of the reaction has been studied by isolation and characterization of several byproducts. The methodology was then applied to the formation of several 4,4'-bipyridines bearing chlorine, bromine, and even iodine. In some cases we could isolate bipyridines having 3,4' and 2,4' connectivity. Some 4,4'-bipyridine have been functionalized by Suzuki cross-coupling and Buchwald-Hartwig double amination. Most representative products were characterized by X-ray diffraction and showed specific halogen interactions

Ce doctorat a permis la conception de nouvelles molécules destinées aux développements de futurs produits phytosanitaires. Tout d’abord, la synthèse d’alpha,alpha-difluoro-beta-hydroxy cétones a été réalisée. Motif déjà reconnu dans le domaine pharmaceutique, nous voulions étendre son champ d’application à l’agrochimie. Une série de composés possédant une activité biologique en tant qu’agonistes des récepteurs GABA a été synthétisée. Ils ont été obtenus à l’issu d’une synthèse convergente nécessitant une réaction de couplage entre un aldéhyde aromatique et un intermédiaire alpha,alpha-difluoro-beta-trifluoromethyldihydroxy cétone. L’analyse biologique de nos produits a fait ressortir un type de famille spécifique. Une approche prodrug a débuté afin d’en affiner la structure et d’en faire ressortir un hit. Dans un second temps, le développement d’une série de quinoléines substituées par des groupements fluorés en position 2 et 4 a été conduit. Ces molécules peu décrites dans la littérature fûrent synthétisées dans des conditions douces avec de bons rendements et une complète régiosélectivité, inspirée par les réactions de Combes et de Meth-Cohn utilisant un Réactif Fluoroalkyl Amine (FARs). La post-fonctionnalisation en position 3 et 8 a permis l’exemplification de ces composés. Une étude physico-chimique réalisée sur une série homogène a apporté des informations complémentaires sur leurs propriétés électroniques. Bien qu’aucune molécule n’ait montré d’activité biologique, nous avons pu lors de ce projet réaliser la synthèse de nouvelles quinoléines et évaluer des FARs dans la synthèse de molécules inconnues de la littérature jusqu’à ce jour. / This PhD thesis allowed the conception of new molecules for the development of novel phytosanitary ingredients. First, the synthesis of alpha,alpha-difluoro-betahydroxy ketones was performed. Since this motif is already known in the pharmaceutical field, we decided to extend their application to the agrochemical field. A series of compounds with biological activities as GABA agonist receptors was synthesized. They were obtained by a convergent method after a coupling reaction between benzaldehydes and alpha,alpha-difluoro-beta-trifluoromethyldihydroxy ketone intermediates. Biological analysis highlighted a specific family of compounds. A prodrug approach was applied to tune the structure and allowed the discovery of a hit. Second, the development of a series of 2,4-(fluoroalkyl)-substituted quinoline derivatives was conducted. Scarcely described in literature, these molecules were obtained under smooth conditions, with good yields and a complete regioselectivity, inspired by Combes and Meth- Cohn reactions using Fluoroalkyl Amino Reagents (FARs). Post-functionalization in position 3 and 8 allowed us to increase the scope of the reaction. A physico-chemical study gave complementary informations on their electronical properties. Although none of these molecules have shown biological activity, we have during this project realized the synthesis of new quinolines and evaluated the use of FARs in the synthesis of unknown fluorinated molecules.

La chimie des hétérocycles est un des domaines les plus importants en chimie organique. En effet, 65% de la littérature en chimie organique traite des hétérocycles. Ils sont largement présents dans la nature, essentiels à la vie et leurs applications sont infinies. Parmi eux, les structures dites privilégiées, attirent une attention particulière. Ces structures privilégiées, dont font partie les quinoléines et les indoles, jouent un rôle central dans la chimie médicinale, pour la production de librairies de cibles thérapeutiques. De ce fait, le développement de nouvelles méthodes de synthèse de structures privilégiées, simples, efficaces et sensibles à l’impact environnemental reste un défi pour les chimistes. De nombreuses méthodes de synthèse requièrent l’emploi de dérivés d’anilines acylées en position ortho, mais ces substrats sont peu disponibles. La réaction d’addition en cascade, catalysée au cuivre, d’un réactif de Grignard sur l’anthranilate de méthyle permet l’obtention d’une aniline acylée en position ortho, jamais reportée au préalable, avec un rendement quantitatif. Cette dernière servira alors de substrat de départ pour la synthèse de plusieurs hétérocycles privilégiés dont les quinoléines et les indoles. La réaction de Friedlander est utilisée depuis plusieurs siècles mais souffre de l’emploi de conditions réactionnelles extrêmes et nocives pour l’environnement. Elle a donc été modernisée pour donner accès à une série de huit quinoléines trisubstituées, sans solvant, ni acide fort, ni hautes températures. Par ailleurs, le procédé de Heumann consiste en la synthèse d’indoles substitués en position par alkylation d’anilines acylées en position ortho, suivie d’une étape de saponification et de cyclisation intramoléculaire. Breveté par l’entreprise B.A.S.F., en 1895, ce procédé est rapidement devenu obsolète dû à de faibles rendements et des conditions réactionnelles difficiles. La chimie en flux continu a alors permis la renaissance de ce procédé grâce à l’élaboration d’un protocole plus efficace et plus sécuritaire. Somme toute, les travaux présentés dans cette thèse contribuent au développement de méthodologies simples, efficaces, sensibles aux enjeux environnementaux et menant à des structures plus complexes. / The heterocycle chemistry is one of the most important fields in organic chemistry. Indeed, 65% of the literature in organic chemistry is about heterocycles. They are widely present in nature, essential to life and their applications are endless. Among them, the so-called privileged structures, attract particular attention. Privileged structures, of which quinolines and indoles are a part, play a crucial role in medicinal chemistry, for the production of libraries of therapeutic targets. Therefore, the development of new synthetic methods, simple, efficient and sensitive to environmental impact remains a challenge for chemists. Many synthetic methods require the use of o-acylated anilines, but these substrates are not easily available. The copper catalyzed addition reaction of a Grignard reagent on methyl anthranilate allows to form an o-acylated aniline, never reported before, with a quantitative yield. The latter will then serve as starting material for the synthesis of several privileged heterocycles including quinolines and indoles. The Friedlander reaction has been used for several centuries but suffers from the use of extreme reaction conditions which are harmful to the environment. It has therefore been modernized to give access to a series of eight trisubstituted quinolines, without solvent, strong acid or high temperatures. Furthermore, Heumann's process consists of the synthesis of indoles substituted in position by o-acylated anilines alkylation, followed by saponification and intramolecular cyclization steps. Patented by B.A.S.F. in 1895, this process quickly became obsolete due to low yields and difficult reaction conditions. Continuous flow chemistry has resurrected this process through the development of a more efficient and safer protocol. All in all, the work presented in this thesis contributes to the development of simple, effective methodologies, sensitive to environmental issues and leading to increasingly complex structures.

Depuis les années 2000 le domaine de l’organocatalyse asymétrique est en plein développement comme le montre le nombre croissant de publications sur le sujet. Durant cet essor un grand nombre d’organocatalyseurs a été développé, ils se classent en quatre catégories : les catalyseurs de transfert de phase, les bases de Lewis, les bases de Brønsted et les acides de Brønsted. Appartenant à cette dernière catégorie, les acides phosphoriques chiraux font partie des acides de Brønsted les plus populaire. Leurs premières utilisations en organocatalyse asymétrique remontent à 2004 où des acides phosphoriques dérivés du BINOL furent utilisés par Terada et Akiyama pour catalyser des réactions de Mannich de manière hautement énantiosélective. Depuis le champ d’application des acides phosphoriques s’est considérablement étendu et aujourd’hui environ 90 réactions différentes peuvent être catalysées efficacement par ces acides. En parallèle de ce développement des équipes ont commencé à apporter des modifications structurales aux acides phosphoriques dans le but d’étendre encore leur champ d’application. L’une des approches consiste à modifier le squelette carboné afin de modifier l’organisation spatiale de l’encombrement stérique chiral autour du phosphore. Le travail présenté dans ce manuscrit décrit l’élaboration et l’utilisation en catalyse d’une nouvelle famille d’acides phosphoriques à chiralité planaire basée sur un motif [3,3]paracyclophane. L’étude commence par la modélisation par calculs DFT de différents paracyclophanes dans le but d’évaluer la tension de cycle et la barrière de rotation imprimer à la structure en fonction de l’espaceur utilisé. Trois espaceurs sont sélectionnés pour des essais en synthèse : le -CH2-NTs-CH2-, le 1,8-naphtalènediyle et le 1,1’-ferrocènediyle. Les synthèses de trois bisphénols comportant les motifs précédents sont réalisées. Les bisphénol comportant les espaceurs -CH2-NTs-CH2-, le 1,8-naphtalènediyle n’ont pas pu être transformés en acides phosphoriques. En revanche il a été possible d’obtenir une nouvelle famille d’acides phosphoriques à chiralité planaire comportant le motif 1,1’-ferrocènediyle.Par la suite une méthode de synthèse permettant la variation facile des substituants aromatiques a été mise en place ainsi qu’une méthode de séparation de diastéréoisomères à l’aide d’un auxiliaire chiral afin d’obtenir des acides phosphoriques énantiopurs. Une famille de 6 acides phosphoriques a ainsi pu être synthétisée. Ces nouveaux acides ont ensuite été testés en organocatalyse asymétrique. La réaction de réduction par des esters de Hantzsch de quinoléines substituées en position 2 a servi de réaction test. Après sélection du meilleur acide, une étude sur l’influence de l’ester de Hantzsch a été menée conduisant à une forte augmentation de l’énantiosélectivité de la réaction. Enfin le champ d’application de la réaction a été explorer et des excès énantiomériques atteignant 92% ont pu être atteints. D’autres modifications structurales peuvent être apportées à cette nouvelle structure comme par exemple le remplacement du motif 1,1’-ferrocènediyle par le motif 1,8-dibromobiphénylènyl. Une influence non négligeable de l’espaceur sur les performances du catalyseur a pu être ainsi observée.L’étude a montré le potentiel de cette nouvelle famille d’acide phosphorique en organocatalyse asymétrique. Cette nouvelle famille va donc pouvoir être utilisée pour développer de nouvelle réaction énantiosélectives et ce dans le domaine de l’organocatalyse ou bien dans celui de la catalyse organométallique en utilisant le phosphate comme contre-ion chiral. / During the first decade of the century the organocatalysis has known an intense development shown by the increasing number of publications on the subject. This development led to the apparition of a wide number of different organocatalysts. These catalysts can be sorted in three categories: the phase transfer catalysts, the Lewis bases, the Brønsted bases and the Brønsted acids. One of the most used types of organocatalysts belonging to the latter category are the chiral phosphoric acids (CPA). The first use of these CPAs as organocatalysts was published in 2004 by Terada and Akiyama. They independently reported two Mannich-type reactions catalysed by BINOL-derived CPAs with high levels of enatioselectivity. Since then CPAs appeared as versatile catalysts and to this date more than 90 different reactions can be catalysed in a highly énantiosélective manner by these acids. Meanwhile some researchers began to modify the original BINOL-based phosphoric acids so as to broaden their scope. One possible approach consists in changing the chiral backbone to change the spatial organisation of the chiral environment. The work reported in this manuscript describe the design, the synthesis and the use in organocatalysis of a new planar chiral phosphoric acids based on a [3,3]paracyclophanes scaffold. This study begins with the DFT modelling of a series of paracyclophanes in order to evaluate the ring strain and rotation barrier induced by the nature of different tethering units. Three tethers have been selected for synthesis trials: the -CH2-NTs-CH2-, the 1,8-naphtalenediyl and the 1,1’-ferrocenediyl. Three different bisphenols each one embedding one of the three tethers mentioned above have been synthesised. It was not possible to turn the -CH2-NTs-CH2- and the 1,8-naphtalenediyl-based bisphenols into the corresponding phosphoric acids. But the 1,1’-ferrocenediyl-based bisphenol was successfully cyclised into the desired planar chiral phosphoric acid. Subsequently a synthetic pathway allowing an easy variation of the aryl substituents has been developed together with the use of a chiral auxiliary to obtain the planar CPAs in an enantiopure way. By this method 6 different CPAs have been synthesised. The efficiency in asymmetric organocatalysis of these new planar CPAs was investigated. The reduction of 2-substituted quinolines by Hantzsch esters was used as a benchmark reaction. After having identified the best CPA, the role of the Hantzsch ester has been investigated leading to an important improvement of the enantioselectivity of the reaction. Eventually, the scope of the reaction has been explored and e.e.’s up to 92% have been reached. Some other structural modifications of the structure can be made such as the replacement of the 1,1’-ferrocenediyl unit by a 1,8-dibromobiphenylenyl. A non-negligible influence of the tether has been observed on the catalyst behaviour. The study has demonstrated the potential of this new class of organocatalyst in asymmetric catalysis. These planar CPAs will then be used in the developpement of new énantiosélective reaction in the domain of organocatalysis or in the domain of organometallic catalysis by using the phosphate as a chiral counter-ion

Le paludisme et la leishmaniose sont les deux plus importantes infections parasitaires au monde, en termes de mortalité. La recherche de nouvelles molécules actives contre les protozoaires responsables de ces « maladies tropicales négligées », Plasmodium sp et Leishmania sp, est un enjeu majeur de santé publique. Après une première partie dressant un état des lieux des connaissances disponibles en matière de chimiothérapie antiplasmodiale, une seconde partie s’est intéressée à l’étude des propriétés anti-infectieuses du noyau 2-trichlorométhyl-quinazoline, en introduisant en position 4 des motifs alcynyles par couplage de Sonogashira, optimisés par LC/MS. Une troisième partie a porté sur la pharmacomodulation en positions 2 et 4 du même noyau, notamment par réactions de SNAr. Une quatrième partie a consisté à rechercher le mécanisme d'action des meilleures quinazolines antiplasmodiales, via une approche de chromatographie d'affinité sur inhibiteur immobilisé. La fonctionnalisation multi-étapes des molécules les plus puissantes, par un bras espaceur, a été suivie de leur ancrage sur divers supports solides, pour constituer des matrices biocompatibles spécifiques. L’une d’entre-elles a permis la mise en évidence de 2 cibles plasmodiales protéiques originales : la GTPase Pfrab6 et la pyruvate-kinase PfpyrK1. Enfin, une cinquième partie relate la pharmacomodulation antileishmanienne du noyau 8-nitroquinoléin-2(1H)-one. Les travaux se sont intéressés à l'étude de la substitution de la position 4 de ce noyau par des réactions de SNAr, ainsi que des réactions de couplages pallado-catalysés optimisées à l’aide de la technologie micro-ondes. / Malaria and leishmaniasis are the two most important parasitic infections worldwide, in terms of mortality. Thus, the research for new molecules targeting the protozoa parasites responsible for these “neglected tropical diseases”, Plasmodium sp and Leishmania sp, constitute a major challenge in public health. Our work focused first on a current state of knowledge about antiplasmodial chemotherapy. In a view to develop the study of the anti-infective properties of the 2-trichloromethylquinazoline scaffold, a second part presented antiplasmodial pharmacomodulation at position 4 using Sonogashira cross-coupling reaction, optimized with the LC/MS technology. A third part concerned other pharmacomodulation reactions, especially at positions 2 and 4, using especially SNAR reactions. A fourth part consisted in the research of the mechanism of action of the best antiplasmodial quinazolines by using the affinity chromatography on immobilized inhibitor approach. The multi-step functionalization of the most potent derivatives by a spacer side chain was followed by their anchoring onto various solid supports, so as to generate different biocompatible specific matrices. One of them, put in contact with a parasitic lysate, allowed the identification of two original plasmodial targets: the GTPase Pfrab6 and the pyruvate-kinase PfpyrK1. Finally, a fifth part presented the antileishmanial pharmacomodulation of the 8-nitroquinolin-2(1H)-one scaffold, especially at position 4 of the quinoline ring, involving SNAr reactions (with amines, phenols or thiophenols) or pallado-catalyzed coupling reactions (in particular Suzuki-Miyaura), some of them being optimized under microwave irradiation.