Les travaux décrits dans ce mémoire portent sur la synthèse du fragment C28-C46 de l'Hémicalide, un produit naturel extrait d'une éponge marine possédant une puissante activité antitumorale. Les étapes-clé de la synthèse sont : une addition conjuguée d'un boronate vinylique sur une lactone insaturée, une hydroxylation et une hydrogénation diastéréosélectives pour contrôler respectivement les centres C39, C40 et C42. La double liaison C34-C35 a été créée par une oléfination de Julia-Kocienski. Dans le cadre de ces travaux, une nouvelle méthode de synthèse diastéréosélective de delta-lactones alpha-hydroxylées a été mise au point mettant en jeu un réarrangement sigmatropique et une cyclisation catalysée par des complexes de métaux de transition. / The work described in this manuscript concerns the synthesis of the C28-C46 fragment of Hemicalide, a natural product extracted from a marine sponge exhibiting a highly potent antitumoral activity. The key steps of the synthesis are : a diastereoselective conjugate addition of a vinyl boroante on an unsaturated lactone, hydrogenation and hydrogenation to control the centers C39, C40 and C42, respectively. The C34-C35 double bond was created by a Julia-Kocienski olefination. During this work, a new method for the diastereoselective synthesis of delta-lactones was developed, involving a sigmatropic rearrangement and a cyclization catalyzed by transition metal complexes.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

De nos jours, parmi toutes les transformations chimiques dont disposent les chimistes organiciens, le réarrangement sigmatropique [3,3] constitue un outil puissant afin de créer une liaison C-C ou encore C-hétéroatome. Le réarrangement d’allyl cyanate en allyl isocyanate, jusqu’ici peu utilisé, est en train d’émerger, comme une nouvelle méthode efficace de préparation d’allylamines substituées. C’est dans ce contexte que s’inscrit mon travail de thèse qui a pour objectif d’étudier et d’utiliser le réarrangement sigmatropique [3,3] d’allyl cyanates diversement substitués pour la synthèse de molécules d’intérêt biologique. Dans une première partie, l’emploi d’allyl cyanates borylés nous a permis de synthétiser, de façon stéréocontrôlée, des ènecarbamates et des ènehydroxyurées cycliques à 7 chainons ainsi que des γ-butyrolactones. Cette méthodologie a été appliquée à la première synthèse totale de la (-)-Galbacin. Les ènecarbamates cycliques ont fait l’objet, en seconde partie, d’une étude structure-activité en tant qu’inhibiteur du protéasome humain. Dans une troisième partie, nous avons étudié le réarrangement d’allyl cyanates silylés ce qui nous a permis d’accéder à des α-amino allylsilanes énantioenrichis. En dernière partie, nous avons mis en évidence un oxo-réarrangement à partir d’allyl carbamates substitués par un groupement aryle. / Nowadays, among all chemical transformations in the organic chemist’s toolbox, [3,3] sigmatropic rearrangements represent a powerful method to create carbon-carbon or even carbon-heteroatom bonds. The allyl cyanate to allyl isocyanate rearrangement, underused so far, is becoming an attractive method to prepare substituted allylamines. In this context, I studied and applied in my thesis this [3,3] rearrangement on diversely substituted allyl cyanates for the synthesis of molecules of biological interest. First, we used borylated allyl cyanates to prepare, stereoselectively, cyclic seven membered enecarbamates and enehydroxyureas as well as γ-butyrolactones. This methodology was applied to the first total synthesis of (-)-Galbacin. Then, a library of cyclic enecarbamates was performed to study the structure-activity relationship on the human proteasome. Next, the study of silylated allyl cyanates allowed us to prepare some new enantioenriched α-amino allylsilanes. Finally, we brought to light an unexpected oxo-rearrangement from aryl substituted allyl carbamates.

Au cours de ces trente dernières années, les allylboranes, une classe particulière de composés organoborés, ont pris une place particulièrement importante en synthèse organique, principalement dans la synthèse stéréocontrôlée d'alcools homoallyliques par addition sur un aldéhyde. C'est dans ce contexte que s'inscrit mon travail de thèse qui a pour objectif la mise au point de voies d'accès originales à deux familles d'allylboronates alpha-hétérosubstitués et à l'étude de leur réactivité. Pour cela, nous nous sommes intéressés dans un premier temps au comportement de gamma-borylallylsilanes vis à vis de diverses espèces électrophiles, ce qui a permis d'accéder notamment à des alpha-fluoroallylboronates, précurseurs de (Z)-1-fluoro-1-alcènes et à des fluorures allyliques. D'autres électrophiles, hétéroatomiques ou carbonés, peuvent être utilisés pour conduire après refonctionnalisation par addition sur des aldéhydes à des alcools insaturés de structures variées. Dans une seconde partie, nous avons synthétisé des alpha-isocyanatoallylboronates par réarrangement sigmatropique [3,3] d'allylcyanates borylés. Ces intermédiaires réactionnels, particulièrement intéressants pour accéder en série optiquement active à des ènecarbamates cycliques à sept chaînons, sont également précurseurs de pyrrolidines tétrasubstituées selon un réarrangement jusqu'alors non décrit dans la littérature. / Over the last thirty years, allylboranes, a particular class of organoboron compounds, have found many valuable applications in organic synthesis, mainly in the stereoselective synthesis of homoallylic alcohols via addition to aldehydes. In this context, we have developed two novel families of alpha-heterosubstituted allylboronates. We first studied the behavior of gamma-borylallylsilanes towards various electrophilic species in order to access to alpha-fluoroallylboronates which are versatile precursors of various fluorinated molecules. Other heteroatom or carbon electrophiles could also be used to afford after refunctionalization with aldehydes structurally diverse unsaturated alcohols. In the second part of this thesis, we studied the reactivity of alpha-isocyanatoallylboronates prepared by [3,3] sigmatropic rearrangement of borylated allylcyanates. These intermediates have proven to be particularly useful to synthesize optically active cyclic seven membered enecarbamates and tetrasubstituted pyrrolidines.

Les benzofuroindolines forment une famille de composés qui se retrouvent sous deux formes : les benzofuro[2,3-b]indolines ou les benzofuro[3,2-b]indolines. Ce motif se retrouve dans de nombreuses molécules naturelles comme la bipleiophylline, la voacalgine A, le diazonamide A et la phalarine ce qui a mené à de nombreuses recherches pour leur synthèse. La biogénèse postulée est le couplage oxydant d'un indole et d'un phénol. Nous avons développé plusieurs voies d'accès à ces motifs en utilisant le noyau indolique. La première étude a consisté en un couplage oxydant direct entre un N-acétylindole et un phénol en présence de FeCl₃ et de DDQ. La méthodologie a montré sa généralité sur des dérivés d'indoles N-acétylés pour former en une seule étape des benzofuro[3,2-b]indolines. Dans certains cas, la benzofuro[2,3-b]indoline est obtenue si les groupements fonctionnels en position 2 et 3 sur l'indole sont identiques. Dans un but de synthétiser la phalarine, unique molécule naturelle contenant un motif benzofuro[3,2-b]indoline, nous avons réalisé une étape de C2-arylation d'un indole par un phénol à l'aide d'un couplage pallado-catalysé. La cyclisation à l'aide de NIS permet d'obtenir la benzofuro[3,2-b]indoline. L'ajout du carbone manquant de l'un des cycles est en cours d'étude par ajout d'un nucléophile monocarboné possédant un groupement partant. Par ailleurs, une dernière voie d'accès aux benzofuro[3,2-b]indolines a pu été mise au point par une réaction de Fischer interrompue. La réaction entre des benzofuran-3-ones et des arylhydrazines dans des conditions acides conduit aux benzofuroindolines souhaitées sous forme d'hémiacétals. La méthode a montré sa généralité et sa robustesse. Finalement, réaliser l'Umpolung de l'indole est un défi intéressant pour additionner des nucléophiles en position 3 de l'indole. Pour cela, des N-hydroxyindoles ont été synthétisés et l'utilisation de sels de biaryliodonium triflate a permis de réaliser une O-arylation. Le produit formé étant instable, il subit un réarrangement sigmatropique [3,3] pour conduire aux benzofuro[2,3-b]indolines désirées. / Benzofuroindolines are a family of compounds which can be found in two regioisomeric forms: benzofuro[2,3-b]indolines or benzofuro[3,2-b]indolines. This core is present in several natural products such as bipleiophylline, voacalgine A, diazonamide A or phalarine which have been the subject of intensive efforts towards their syntheses. The postulated biogenesis is the oxidative coupling of an indole and a phenol. We developed four pathways to access these structures using the indole nucleus.The first part consisted in a direct oxidative coupling between a N-acetylindole and a phenol in presence of FeCl₃ and DDQ. This strategy showed its generality on N-acetylindoles derivatives to form in only one step the benzofuro[3,2-b]indoline core. In some cases, the benzofuro[2,3-b]indoline is obtained if the substitution in the C-2 and C-3 position is the same. In order to synthesize the phalarine, the unique natural product to possess a benzofuro[3,2-b]indoline core, we designed a C-2 arylation of an indole with a phenol using a palladium-catalyzed coupling. The cyclization steps using NIS led to the benzofuro[3,2-b]indoline core. The insertion of the missing carbon of one of the rings is under study by adding a nucleophile which contains only one carbon and a leaving group. The last strategy to access to benzofuro[3,2-b]indolines has been focused on an interrupted Fischer indolization. The reaction between benzofuran-3-ones and arylhydrazines in acidic conditions led to the desired benzofuro[3,2-b]indolines. This methodology is general and robust. Another part of the project was to achieve the Umpolung of the indole to add nucleophiles in C-3 position of the indole nucleus. N-hydroxyindoles were synthesized and the use of biaryliodonium triflate salts allowed an O-arylation reaction. The product being unstable, a [3,3] sigmatropic rearrangement can take place to afford the desired benzofuro[2,3-b]indolines.