La proline est un acide aminé unique qui se caractérise par un cycle pyrrolidine qui lui confère des propriétés physiques et chimiques spécifiques comparé aux autres 20 acides aminés acycliques retrouvés de façon majoritaire dans le protéome humain. Cette différence se retrouve également dans les motifs polyproline et est utilisée par la Nature en de nombreuses façons comme le repliement des protéines, les mécanismes régulatoires liés à l’activité de certaines protéases, la formation de structures secondaires, le biomarquage de peptides substrats des oligopeptidases, et le clivage des motifs diproline par les proline-proline endopeptidases. La proline a par conséquent été un centre d’intérêt pour les chimistes médicinaux lors du développement d'agents thérapeutiques. Cette thèse se propose d’étudier plusieurs composés biologiquement actifs dérivés de la proline. La première étude relate les avancements liés au composé SH-BC-893, un azacycle contraint dérivé de FTY720 développé au sein du groupe Hanessian. SH-BC-893 est un agent anticancéreux qui permet l’affamement des cellules cancéreuses au travers de la disruption de l’apport des nutriments cellulaires externes et internes. Par son activation de la protéine phosphatase 2A, il permet d’internaliser les récepteurs transmembranaires d’acides aminés et de glucose et de réguler à la baisse les récepteurs de lipides à faible densité. Son action permet également la perturbation de la dégradation de nutriments internes provenant de la macropinocytose et de l’autophagie en prévenant la fusion entre le lysosome et les endosomes respectifs. Afin d’augmenter l’activité de SH-BC-893, deux séries de composés ont été synthétisés et testés en vue d’une activité double. La première série a eu pour but de cibler HDAC2 suite à une étude de Spiegel au sein de laquelle son inhibition a été rapportée pour FTY720. La seconde a visé à obtenir des composés activant d’autres portions ou d’autres homologues de PP2A via l’insertion de fragments tricycliques suite aux études rapportant l’activation de PP2A par des dérivés de composés neuroleptiques tricycliques du type de la perphénazine. La synthèse et les tests biologiques de ces composés sont également décrits. Le deuxième chapitre décrit la synthèse d’une série de morpholines pontées comportant le motif de l’acide gamma-aminobutyrique (GABA) contraint. GABA est un composant prépondérant de la régulation du système nerveux central au travers de son action inhibitrice sur les neurorécepteurs GABA-A, GABA-B, GABA-C. De nombreux agents thérapeutiques inspirés de GABA ont été développés avec les années, notamment baclofen. Les morpholines pontées rapportées ici possèdent un centre quaternaire stéréocontrôlé pour lequel un ensemble de substituants a été varié, incluant le groupement phényle para-chloré du baclofen ainsi que l’iso-butyle de la Pregabalin, autre composé actif dans le système nerveux central dérivé de GABA. La modélisation du dérivé du baclofen a été réalisée au sein du site actif de GABA-B. L’ensemble des composés ont également été modélisés sous forme d’acides aminés au sein de la base de données LLAMA afin de déterminer leur capacité à occuper l’espace de Lead-likeness et confirmer qu’ils satisfont les conditions de Lipinski. La troisième partie décrit la synthèse d’un nouveau mime de diproline, nommé ProCyp. Le dimère est composé d’un noyau pyrrolidine attaché à une unité cyclopentane à l’aide d’un pont méthylène hydroxylé. Les quatre isomères cyclopentanes trans dérivés de la (L)-proline ont été synthétisés et leur stéréochimie absolue a été déterminée par étude RMN et de cristallographie. Ces composés représentent la première forme de mimes de diproline de type ProCyp et peuvent être intégrés au sein de peptidomimétiques afin de mimer l’aspect structurel des diprolines ainsi que l’intermédiaire tétrahédral des ProPro endopeptidases. L’ensemble des isomères disponibles permet de choisir le plus opportun à l’appuis d’études de modélisation. Le dernier chapitre rapporte le développement de deux séries de composés incluant le dimère ProCyp. Les motifs polyproline sont de prime importance pour de nombreux mécanismes de reconnaissance par la Nature, en particulier dans les voies de signalisation dont le dérèglement peut entrainer une myriade de troubles de santé notamment inflammatoires, immunitaires et cancéreux. La première application est centrée sur la synthèse et les tests biologiques de peptidomimétiques du motif riche en proline du peptide p22phox, sous-unité de la NADPH oxidase 2 (NOX2) dont la reconnaissance par le domaine riche en proline de p47phox permet l’assemblage de NOX2 nécessaire à son activité. Lors de stress cellulaire externe, cet assemblage peut devenir excessif et engendrer un excès de production d’espèces réactives d’oxygènes, entrainant un ensemble de biomécanismes délétaires pour l’hôte. Les peptidomimétiques comportent un cœur triproline, dont deux des trois prolines ont été remplacées par le module ProCyp. Le meilleur isomère a été sélectionné sur la base de la modélisation moléculaire afin de mimer les angles de torsion de la triproline correspondant à une hélice de type polyproline II. La deuxième application concerne le développement de peptidomimétiques inhibiteurs de la ProPro endopeptidase (PPEP-1) de Clostridium difficile (C. diff). C. diff a été identifiée comme une des menaces nosocomiales majeures en raison de son caractère opportuniste lorsque la flore intestinale des patients est détruite suite à un traitement impliquant la prise soutenue d’antibiotiques. C. diff possède un arsenal de mécanismes d’évasion et de prolifération au sein de l’hôte incluant la formation de colonies recouvertes d’un biofilm protecteur sur la paroi epithéliale de l’hôte lors de la réponse immunitaire. Ces mécanismes sont complétés à l’aide de peptidases qui leurs permettent de couper les flagelles d’ancrages, dont PPEP-1. Le site de scission P1-P1’ de PPEP-1 implique deux prolines, flanquées par une séquence peptidique clairement identifiée. Une série de peptides basés sur cette séquence dont la diproline centrale a été remplacée par le dimère ProCyp a été synthétisée. L’isomère ProCyp a été choisi sur la base de son recouvrement avec l’heptapeptide cristallisé au sein d’un mutant de PPEP-1 par le Pr. Baumann. / Proline is a unique amino acid characterized by a cyclic side chain that gives it specific physical and chemical properties compared to the other 20 acyclic amino acids found in the human proteome. This difference is also found in polyproline motifs and is used by Nature in many ways such as protein folding, regulatory mechanisms related to the activity of certain proteases, formation of secondary structures, biomarking of peptide substrates of oligopeptidases, and cleavage of diproline motifs by proline-proline endopeptidases. Proline has therefore been a focus of interest for medicinal chemists in the development of therapeutic agents. This thesis proposes to study several biologically active compounds derived from proline. The first study reports on the advances related to the compound SH-BC-893, a constrained azacycle derived from FTY720 developed within the Hanessian group. SH-BC-893 is an anti-cancer agent that allows the starvation of cancer cells through the disruption of external and internal cellular nutrient supply. Through its activation of protein phosphatase 2A, it internalizes transmembrane amino acid and glucose receptors and downregulates low-density lipid receptors. Its action also allows the disruption of internal nutrient degradation from macropinocytosis and autophagy by preventing fusion between the lysosome and the respective endosomes. To enhance the activity of SH-BC-893, two series of compounds were synthesized and tested for dual activity. The first set aimed at targeting HDAC2 following a study by Spiegel in which its inhibition was reported for FTY720. The second set aimed at obtaining compounds activating other portions or homologs of PP2A via the insertion of tricyclic fragments following studies reporting PP2A activation by derivatives of tricyclic neuroleptic compounds of the perphenazine type. The synthesis and biological tests of these compounds are also described. The second chapter describes the synthesis of a series of bridged morpholines with a constrained gamma butyric amino acid (GABA) motif. GABA is a major component of central nervous system regulation through its inhibitory action on GABA-A, GABA-B, GABA-C neuroreceptors. Many therapeutic agents inspired by GABA have been developed over the years, notably baclofen. The bridged morpholines reported here have a stereocontrolled quaternary center for which a variety of substituents have been used, including the para-chlorophenyl of baclofen and the iso-butyl of Pregabalin, another GABA-derived compound active in the central nervous system. The baclofen derivative was modeled within the GABA-B active site. All compounds were also modeled as amino acids within the LLAMA database to determine their ability to occupy the lead-likeness space and confirm that they satisfy the Lipinski conditions. The third part describes the synthesis of a new diproline mime, named ProCyp. The dimer is composed of a pyrrolidine ring attached to a cyclopentane unit by means of a hydroxylated methylene bridge. The four trans cyclopentane isomers derived from (L)-proline were synthesized and their absolute stereochemistry was determined by NMR and crystallographic studies. These compounds represent the first form of ProCyp-type diproline mimes and can be incorporated into peptidomimetics to mimic the structural aspect of diprolines as well as the tetrahedral intermediate of ProPro endopeptidases. The set of available isomers allows to choose the most appropriate one to support modeling studies. The final chapter reports the development of two series of compounds including the ProCyp dimer. Polyproline motifs are of prime importance for many of Nature's recognition mechanisms, particularly in signaling pathways whose dysregulation can lead to a myriad of health disorders including inflammatory, immune and cancerous. The first application is focused on the synthesis and biological testing of peptidomimetics of the proline-rich motif of the peptide p22phox, a subunit of NADPH oxidase 2 (NOX2) whose recognition by the proline-rich domain of p47phox allows the assembly of NOX2 necessary for its activity. During external cellular stress, this assembly can become excessive and lead to an excess of reactive oxygen species production, resulting in a series of deleterious biomechanisms for the host. The peptidomimetics comprise a triproline core, of which two of the three prolines have been replaced by the ProCyp module. The best isomer was selected on the basis of molecular modeling to mimic the torsion angles of the triproline corresponding to a polyproline II helix. The second application concerns the development of peptidomimetics that inhibit the ProPro endopeptidase (PPEP-1) of Clostridium difficile (C. diff). C. diff has been identified as one of the major nosocomial threats due to its opportunistic nature when the intestinal flora of patients is destroyed following treatment with sustained antibiotics. C. diff has an arsenal of mechanisms of escape and proliferation within the host including the formation of colonies covered by a protective biofilm on the host epithelial wall during the immune response. These mechanisms are complemented by peptidases that allow them to cleave anchoring flagella, including PPEP-1. The P1-P1' cleavage site of PPEP-1 involves two prolines, flanked by a clearly identified peptide sequence. A series of peptides based on this sequence with the central diproline replaced by the ProCyp dimer was synthesized. The ProCyp isomer was chosen on the basis of its overlap with the heptapeptide crystallized in a PPEP-1 mutant by Prof. Baumann.

La synthèse de molécules naturelles représente un défi majeur dans le domaine de la recherche axée sur la découverte de nouveaux composés thérapeutiques. Des nouvelles méthodologies de synthèse sont développées pour améliorer la facilité, la sécurité, le rendement et la rentabilité des processus de synthèse des molécules d'intérêt. Les travaux exposés dans cette thèse portent sur l'élaboration de synthèses énantiosélectives de polyphénols et de cannabinoïdes, mettant en lumière l'application de la chimie en flux continu pour la synthèse d'un principe actif pharmaceutique, le cannabidiol. Afin de produire des dérivés de cannabinoïdes, une synthèse énantiosélective basée sur une réaction de Diels-Alder organocatalysée a été développée. L'utilisation d'un composé carbonyle intermédiaire en association avec un groupement protecteur éthoxyéthyle permet de synthétiser avec des énantiosélectivités élevés des cannabinoïdes naturels, tels que le cannabidiol et le tétrahydrocannabinol, ainsi que des variantes avec des modifications du groupement isopropènyle. La synthèse du cannabidiol en chimie en flux continu a été élaborée à partir d'une approche convergente impliquant l'hexanal et le (+)-limonène. La synthèse du premier substrat, l'olivetol, à partir de l'hexanal, utilise notamment la technique de synthèse en ligne, ce qui permet de contourner les étapes de finition et de purification intermédiaire. Le second substrat, le (1S,4R)-p-mentha-2,8-dièn-1-ol, a été synthétisé en 4 étapes à partir du (+)-limonène. Le cannabidiol a été obtenu à travers une réaction de substitution électrophile aromatique avec une bonne régiosélectivité, réduisant ainsi la formation de sous-produits et assurant la production d'un produit final avec une très bonne pureté. / The synthesis of natural molecules is a daily challenge in the search for new compounds with medical applications. New methods are constantly being developed to improve the ease of synthesis, safety, yield, or cost of molecules of interest. The research presented in this thesis describes the development of enantioselective syntheses of polyphenols and cannabinoids, as well as the use of continuous flow chemistry for the synthesis of an active pharmaceutical ingredient, cannabidiol. To access cannabinoid derivatives, an enantioselective synthesis using an organocatalyzed Diels-Alder reaction was developed. The carbonyl intermediate, coupled with the use of an ethoxyethyl protecting group, allows access with high enantioselectivity to natural cannabinoids such as cannabidiol and tetrahydrocannabinol, as well as modifications of the isopropenyl group. The continuous flow synthesis of cannabidiol was developed using a convergent synthesis from hexanal and (+)-limonene. In particular, the synthesis of the first substrate, olivetol, from hexanal makes use of the online synthesis technique, which allows the bypassing of finishing and intermediate purification steps. The second substrate, (1S,4R)-p-mentha-2,8-dièn-1-ol, is synthesized in 4 steps from (+)-limonene. Cannabidiol is synthesized through a regioselective aromatic electrophilic substitution reaction, which limits the formation of by-products and yields a final product of high purity.

Dans ce document, serons détaillées les résultats de mes travaux de recherche d’études doctorales. Tout d’abord, nous discuterons de la synthèse totale de la lépadine B, la plus courte à paraître dans la littérature à ce jour. Cette synthèse, en plus de valoriser la synthèse asymétrique de pipéridines poly-substituées développée par l’équipe du professeur Charette, mettra à profit une utilisation originale d’une séquence de fermeture-ouverture de cycle par la réaction de métathèse d’alcènes. De plus, nous détaillerons une brève étude mécanistique de cette dernière nous ayant permis la proposition d’un mécanisme peu commun de ce type de séquence réactionnel et dont les conséquences expérimentales sont impressionnantes. Au cours de cette synthèse, nous avons identifié un synthon d’une grande valeur synthétique. En effet, ne comportant pas moins que quatre centres chiraux, ce synthon pouvait être obtenu énantiopure en seulement trois étapes à partir de la pyridine. Ainsi, nous avons effectué une analyse structurale de ce synthon et avons envisagé une valorisation supplémentaire par une utilisation originale de la fragmentation de Grob. Dans ce contexte, nous avons développé une toute nouvelle synthèse de pipéridines 2,3,6-trisubstituées hautement régio- et diastéréosélective. Afin de pouvoir réaliser la précédente méthodologie, nous avons dû étudier la réduction d’une amide en présence de groupements fonctionnels sensibles dans les conditions usuelles. Heureusement, l’année précédente nous avions développée une réaction hautement chimiosélective d’amides tertaires. Cette nouvelle réaction, qui a été fondamentalement inspiré par une méthodologie du professeur Charette sur l’activation d’amides, a permis la réduction d’amides tertiaires en présence de fonctions telles les cétone, ester, nitrile, époxyde, insaturations, etc. Enfin, l’ensemble des connaissances acquises au cours de ces projets a permis l’élaboration d’une toute nouvelle stratégie de synthèse pour la préparation d’indolizidines et quinolizidines. Plus spécifiquement, nous avons développé la première séquence d’activation intramoléculaire et déaromatization asymétrique de la pyridine. Ceci permet d’avoir un accès aux squelettes indolizidine et quinolizidine avec des stéréosélectivités élevées, la nature insaturée de ces derniers laissant également place à une grande flexibilité synthétique. Dans ce contexte, nous allons détailler une très courte synthèse de trans-indolizidines. / In this document, the results of Ph.D. thesis will be detailed. First, we will discuss the synthesis of alkaloid lepadin B, the shortest to appear in the literature to date. This synthesis, in addition to validating the asymmetric synthesis of polysubstituted piperidines developed earlier by the group of Professor Charette, will highlight an original use of a ring-closing ring-opening alkene metathesis sequence. Also, a brief mechanistic study of the latter reaction will be detailed, a study which led us to propose an unusual mechanism for this reaction sequence and for which the experimental concequences are impressive. During the total synthesis of lepadin B, we identified a synthon of great synthetic value. Indeed, containing not less than four chiral centres, that synthon could be obtained enantiopure through a short three-step synthesis from pyridine. We performed a structural analysis of this synthon and we envisaged an additional validating through an original use of the Grob fragmentation. Consequently, we developed a new highly regio- and diastereoselective synthesis of 2,3,6-trisubstituted piperidines. To succesfully realize the latter methodology, it was required to perform an amide reduction in the presence of sensitive functionnalities under usual reduction conditions. Fortunatly, we had recently developed a set of conditions for the highly chemoselective reduction of tertiary amides. This new reaction, fundamentaly inspired by an amide activation methodology from Charette’s group, allowed the reduction of amides in the presence of functionalities such as ketone, ester, nitrile, epoxide, unsaturations, etc. Finaly, the knowledge acquired by conducting this research allowed for the elaboration of a new methodology for the synthesis of indolizidines and quinolizidines. Specifically, we developed the first intramolecular pyridine activation-asymmetric dearomatization reaction of the pyridine. This led us to the highly stereoselective access to indolizidine and quinolizidine backbone, the unsaturated nature of which permitting a good degree of synthetic flexibility. In that context, we will detail a short synthesis of trans-indolizidines.

La chimie des dérivés à base d’iode hypervalent, également appelés iodanes, connaît depuis la fin des années 1990 un essor important qui s’explique par leurs conditions d’utilisation douces et leur faible toxicité comparée à celle des réactifs à base de métaux lourds. Plus récemment, des versions chirales de ces réactifs font l’objet de nombreuses recherches. Dans ce contexte, une première partie de ces travaux de thèse a consisté à développer de nouveaux iodanes chiraux basés sur un squelette biarylique atropoiso-mériquement pur de type soit 1,1’-binaphtyle, soit 5,5’,6,6’,7,7’,8,8’-octahydro-1,1’-binaphtyle. Plusieurs iodobiaryles ont été synthétisés, puis oxydés efficacement et sélectivement au 3,3-diméthyldioxirane (DMDO) pour donner, après une simple filtration, les iodanes correspondants purs. Le degré d’oxydation de l’atome d’iode de chacun de ces composés a été déterminé par spectroscopie RMN 13C : des iodanes-λ3 ont été isolés dans le cas des systèmes binaphtyliques ou substitués par une fonction acide carboxylique en ortho de l’atome d’iode, tandis que des iodanes-λ5 ont été obtenus pour les composés basés sur un squelette octahydro-1,1’-binaphtyle. Dans une seconde partie, ces iodanes ont été appliqués à des réactions d’oxygénation et plus particulièrement à la désaromatisation hydroxylante asymétrique de 2-alkylarénols. Le 2-méthylnaphtol a été converti en son ortho-quinol avec un excès énantiomérique (ee) atteignant 73 %. Des phénols naturels comme le carvacrol et le thymol ont conduit aux cyclodimères [4+2] d’ortho-quinols, le biscarvacrol et le bisthymol, avec des résultats encore meilleurs, respectivement 74 % ee et 94 % ee. / The chemistry of hypervalent organoiodine compounds, also referred to as iodanes, has experienced an impressive development since the 1990s due to their mild oxidizing conditions and their low toxicity compared to heavy metal-based reagents. Recently, chiral versions of iodanes have been focusing several research efforts. In this context, the first part of this work was dedicated to the development of new chiral iodanes with an atropisomerically pure biarylic structure, either 1,1’-binaphthyl or 5,5’,6,6’,7,7’,8,8’-octahydro-1,1’-binaphthyl. Many iodobiaryls were synthesized, and then efficiently and selectively oxidized with 3,3-dimethyldioxirane (DMDO) to furnish the corresponding pure iodanes by simple filtration. The oxidation state of the iodine atom of each compound was determined by 13C NMR spectroscopic analysis: λ3-iodanes were isolated in the case of binaphthylic structures or when the iodoarene bears a carboxylic acid function ortho to the iodine atom, whereas λ5-iodanes were obtained for octahydro-1,1’-binaphthylic compounds. These iodanes were next applied to oxygenation reactions and in particular to asymmetric hydroxylative dearomatization of 2-alkylarenols. 2-Methylnaphthol was converted into its ortho-quinol with up to 73 % enantiomeric excess (ee). Natural phenols such as carvacrol and thymol gave the corresponding ortho-quinol-based [4+2] cyclodimers, biscarvacrol and bisthymol, with even better results of 74 % ee and 94 % ee, respectively.

Les molécules chirales représentent environ 60% des médicaments présents sur le marché pharmaceutique et plus de 80% des médicaments en développement avec plus de 150 milliards de dollars de chiffre d’affaire pour l’année 2002. Les intermédiaires chiraux sont fortement demandés dans l’industrie pharmaceutique atteignant 15 milliards de dollars de chiffre d’affaire en 2009. D’autres domaines en sont demandeurs avec une répartition d’environ 15% dans l’agrochimie et 5% pour la parfumerie. L’obtention de composés d’intérêt pharmaceutique de façon asymétrique est un réel défi et une réelle nécessité. Ces molécules possèdent une architecture spatiale qui entraîne des interactions spécifiques et des affinités particulières avec les enzymes ou des récepteurs biologiques chiraux. L’utilisation de catalyseurs pour accéder à des composés organiques chiraux et plus précisément l’oxydation d’alcanes prochiraux ou d’oléfines constitue un domaine en essor ces dernières décennies. Pour parvenir à synthétiser des molécules chirales, l’industrie pharmaceutique s’est tournée vers l’utilisation de biocatalyseurs en partie pour réaliser différentes réactions stéréo-contrôlées avec la nécessité de séparer les mélanges racémiques par résolution enzymatique. Cependant, les biocatalyseurs présentent un inconvénient majeur qui est généralement le faible rendement en composé chiral recherché et nécessite un savoir faire pour la manipulation de ces enzymes. Les métalloporphyrines sont des catalyseurs comportant un macrocycle tétrapyrrolique et différentes fonctionnalisations en positions méso. Ces molécules ont fait l’objet de nombreuses études qui ont conduit à la synthèse de métalloporphyrines chirales très complexes. Malheureusement, leur synthèse est souvent longue avec de faibles rendements et leur application à un nombre limité de substrats ne permet pas leur généralisation. Ce travail de thèse, développé pour la première fois au laboratoire, s’inscrit dans le cadre d'un contrat CIFRE, dans le but de parvenir à la synthèse de porphyrines chirales facilement accessibles, applicables dans des réactions d’oxydation énantiosélectives efficacement (stabilité). Le premier objectif visé est la synthèse de porphyrines chirales dont la structure ciblée comporte des groupements hétérocycliques azotés chiraux en position méso, reliés par une liaison carbone-hétéroatome (C-N). Nous avons pu atteindre 4 séries de porphyrines qui ont été évaluées dans des réactions d’oxydation énantiosélectives (époxydation, hydroxylation). Le deuxième objectif visé est d’exploiter les propriétés électroniques particulières des porphyrines permettant l’application des porphyrines en tant que photosensibilisant après photoactivation en thérapie anticancéreuse. L’étude des paramètres physiques est primordiale pour déterminer la longueur d’onde d’activation et le rendement quantique. Nous avons souhaité utiliser nos porphyrines et leurs précurseurs en tant qu’agents antiparasitaires, sans photoactivation dans un premier temps, conduisant à la découverte d’activités très intéressantes sur certaines espèce de leishmanies. Enfin, leur application sur P. falciparum nous a permis d’isoler une molécule avec une activité très intéressante. Dans les deux cas, des manipulations avec photoactivation sont en cours. / Chiral molecules represent about 60% of drugs in pharmaceutical market and over 80% of drugs in development with more than 150 billion dollars in 2002. Chiral intermediates are in high demand in the pharmaceutical industry producing a turnover of 15 billion dollars in 2009. Other areas are seekers of chiral molecules with a distribution of about 15% in agrochemicals and 5% for the perfume. Asymmetrically production of compounds of pharmaceutical interest is a real challenge. These molecules have a spatial architecture that results in specific interactions and affinity with the enzymes or biological chiral receptors. The use of catalysts to synthesis chiral organic compounds, and more specifically to oxidize alkenes and alkanes having prochiral positions, is a very important area extensively studied in recent decades with few positive results. To achieve the synthesis of chiral molecules, the pharmaceutical industry has turned to the use of biocatalysts, in part, to perform various stereo-controlled reactions with systematically followed by separation of the different isomers by different methodes. However, biocatalysts have a major disadvantage relative to low yields of chiral compound and requires expertise for handling these enzymes. Metalloporphyrins are tetrapyrrolic macrocyle substituted in meso position with various functional groups and incorporating metals (Fe, Mn, Co, Ru). These molecules have been extensively studied and led to the synthesis of many complex chiral metalloporphyrins. Unfortunately, their synthesis is often long with low yields and their application to a limited number of substrates is a major drawback. The first objective of this work is the synthesis of original chiral porphyrins. The targeted structure contains chiral heterocyclic nitrogen groups in two meso positions, connected by a carbon-heteoatom bond (C-N). We were able to reach 4 porphyrins-series that have been evaluated as catalyst in oxidation reactions (epoxidation, hydroxylation). The second objective is to take advantage of specific electronic properties of porphyrins for applications as photosensitizer after photoactivation for cancer by photodynamic therapy. The use of this therapy increased during last decades but poor specificity and solubility of the different porphyrins used in clinic against many cancers prompt us to investigate this area. The study of the physical parameters is essential to determine wavelength activation and quantum yield of a photosensitizer. We wanted to use our porphyrins and their precursors as antiparasitic agents, with and without photoactivation against L. donovani, L. major, T. brucei brucei. Malaria is caused by a protist of the genus of Plasmodium. This parasite has an iron deficiency on one hand and cannot biosynthesize certain amino acids. Strucure analogy of porphyrins with heme led us to evaluate antimalarial activity of several porphyrins against P. falciparum.

Notre étude porte sur le développement de réactions énantiosélectives organocatalysées de type aza-Morita-Baylis-Hillman (azaMBH). Nous avons commencé par synthétiser de nouveaux catalyseurs bifonctionnels dérivés de la β-isocupréidine. Nous avons ensuite utilisé ces catalyseurs pour mettre au point une version multi-composants monotope séquentielle de la réaction d’azaMBH à partir d’aldéhydes aliphatiques.Une méthode de synthèse efficace d’adduits d’azaMBH N-Boc protégés a ensuite été développée, à partir d’imines, d’amidosulfones, ainsi qu’en version multi-composants.Afin de mieux comprendre le processus réactionnel, nous nous sommes ensuite intéressés en détail aux études mécanistiques réalisées sur les réactions de MBH et d’azaMBH, avant de réaliser une étude de modélisation moléculaire avec le Dr Elise Tran.Puis nous avons utilisé des allènoates en tant qu’accepteurs de Michael, ce qui nous a conduit à la formation de deux produits : l’adduit d’azaMBH et une azétidine, issue d’une cyclisation [2+2]. Une nouvelle série d’organocatalyseurs dérivés de la quinidine ont alors été synthétisés, ce qui a permis de former exclusivement le produit azétidine avec d’excellents rendements et énantiosélectivités / This study is about the development of enantioselective, organocatalyzed aza-Morita-Baylis-Hillman’s type reactions (azaMBH). First, new bifunctionnal catalysts derived from the β-isocupreidin ewere synthetized. They were used to elaborate a one-pot multi-component aza-MBH reaction, involving aliphatic aldehydes.A new synthetic method for N-Boc protected azaMBH adducts has then been developed, starting from imines and amidosulfones.In order to better understand the transformation process, the mechanistic studies on the MBH and azaMBH reactions were examined. Then, we carried out a molecular modeling study with Dr Elise Tran.Finally, we disclosed abnormal aza-Baylis-Hillman reactions of imines with allenoates as Michael acceptors providing an easy access to azaMBH adducts and azetidines. A new series of organocatalysts derived from the quinidine was synthetized. Those were used to obtain exclusively the azetidine compounds, with excellent yields and enantioselectivities.

Ces travaux concernent le développement de nouveaux iodanes chiraux et leur application à des réactions d’oxygénation asymétriques. Ces réactifs à base d’iode hypervalent constituent une alternative intéressante aux réactifs à base de métaux lourds en termes de réactivité et de toxicité. La première partie de ce travail a été consacrée à la synthèse de nouvelles structures originales C 2 -symétriques énantiopures de type S alen. Un criblage de conditions oxydantes a ensuite montré que seul le 3,3-diméthyldioxirane (DMDO) permet une oxydation propre et sélective de ces iodoarènes en iodanes-λ5 correspondants, composés isolables par simple filtration et dont la nature a pu être déterminée sans ambiguïté par analyse spectroscopique RMN 13C. Dans un second temps, ces nouveaux iodanes-λ5 chiraux ont été appliqués à des réactions d’oxygénation asymétriques, et plus particulièrement à la désaromatisation hydroxylante (réaction HPD) de 2-alkylphénols tels que le carvacrol et le thymol. Les meilleurs excès énantiomériques (ee) sont obtenus lorsque la réaction HPD est réalisée à température ambiante dans un mélange 85:15 de dichlorométhane/ trifluoroéthanol. Le carvacrol est ainsi converti en son cyclodimère [4+2] d’ortho -quinol naturel, le biscarvacrol, avec 55% de ee, et le thymol en bisthymol avec 68% de ee. / This work focuses on the development of new chiral iodanes and their application to asymmetric oxygenation reactions. These hypervalent iodine-based reagents represent an interesting alternative to heavy metal-based reagents in terms of reactivity and toxicity. The first part of this work consisted in the synthesis of new enantiopure C 2 -symmetrical Salen-type structures. A screening of oxidizing conditions then showed that only 3,3-dimethyldioxirane (DMDO) is able to mediate a clean and selective oxidation of these iodoarenes into to the corresponding λ5-iodanes, which were isolated by simple filtration and further characterized by 13C NMR spectroscopic analysis. In a second part, these new chiral λ5-iodanes were applied to asymmetric oxygenation reactions, in particular the Hydroxylative Phenol Dearomatization reaction (HPD reaction) of 2-alkylphenols such as carvacrol and thymol. Best enantiomeric excesses (ee) where obtained when the HPD reaction was performed in a 85:15 mixture of dichloromethane/ trifluoroethanol. Carvacrol was converted into its natural ortho -quinol-based [4+2] cyclodimer biscarvacrol with ee up to 55%, and thymol into bisthymol with ee up to 68%.

Lors de ces travaux de thèse, nous nous sommes intéressés au développement de deux voies différentes de cycloaddition dipolaire-1,3 (CD-1,3) asymétrique pour accéder à des acides aminés disubstitués polyfonctionnels nouveaux de façon stéréochimiquement contrôlée.Dans la première partie, nous avons réalisé l’étude de la cycloaddition dipolaire-1,3 diastéréosélective entre différentes nitrones fonctionnelles et différents éthers vinyliques chiraux. La CD-1,3 de la cétonitrone aspartique et de l’éther vinylique du (R) ou (S) stéricol s'opère avec un double contrôle diastéréochimique élevé. Ce contrôle est possible en raison de la stabilité de la nitrone sous une forme (E) qui favorise l’approche exo, facialement contrôlée par le dipolarophile. La N-déprotection chimiosélective de l'adduit fournit une isoxazolidine sous une forme diastéréo- et énantiomériquement pure qui peut être transformée en dérivé d’acide aminé après N-acylation et coupure de la liaison N-O selon un processus dismutatif.Dans la deuxième partie, nous avons réalisé une étude approfondie de la cycloaddition dipolaire-1,3 organocatalysée entre différentes cétonitrones dérivées d’acides aminés vis-à-vis de dipolarophiles pauvres en électrons de type énal ou ynal. Avec le (E)-crotonalldéhyde, de hautes diastéréo- et énantiosélectivités sont obtenues en présence du catalyseur de MacMillan. Cette réaction organocatalysée a été étendue à une variété de d'α-carboxy cétonitrones différemment substituées, ainsi qu'à différents énals β-substitués par un groupement alkyle moyennant une modification de la nature du co-acide. En revanche, les ynals ne montrent aucune réactivité vis à vis des cétonitrones en conditions organocatalytiques. Notre étude a été complétée par l’accès des dérivés d’amino-acides polyhydroxylés par ouverture des adduits obtenus par la voie énantiosélective en utilisant les énals comme dipolarophiles. Cette étude préliminaire permet d’envisager d’accéder à des analogues de la myriocine. / During this thesis, we were interested to develop two different ways of 1,3 dipolar cycloaddition to reach enantiopure disubstituted polyfunctionnal amino acids.We have described in a first part the diastereoselective 1,3-dipolar cycloaddition between an aspartic nitrone and chiral vinyl ethers. The aspartic ketonitrone and vinyl ether of (R) or (S) stericol led to high diastreocontrols. This control is due to the stability of the nitrone under (E) geometry which favors the exo approach, facially controlled by the dipolarophile. The chemoselective N-deprotection of this adduct leads to a diastereo- and enantiomerically pure isoxazolidine which affords the target DAA after N-acylation and N-O ring opening by a dismutative pathway. In a second part, we describe the synthesis of isoxazolidines obtained by organocatalytic enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition between an alanine-derived nitrone and an enal or an ynal as the dipolarophile. With enals β-substituted by alkyl groups, good diastereoselectivities and ees were obtained in the presence of the MacMillan catalyst. These organocatalyzed conditions can be applied to a range of carboxy ketonitrones, and to different enals, provided an appropriate choice of the co-acid. Ynals show no reactivity under these organocatalytic conditions, although they lead regioselectively to polyfunctional quaternary isoxazolines under thermal conditions.Our study was achieved by the access of polyhydroxylated amino acids derived from opening adducts obtained by the enantioselective route using enals as dipolarophiles. This study allows to envisage the enantioselective synthesis of analogs of myriocin.

Dans ce mémoire de thèse sont décrits nos efforts synthétiques qui ont conduits à la première synthèse totale de deux produits naturels isolés d’éponges marines du genre Plakortis. Deux approches synthétiques des plakortolides ont été successivement étudiées pour finalement aboutir à la synthèse de la plakortolide I qui comporte un cycle endoperoxide à 6 chainons (1,2-dioxane). La première approche qui est une extension d’une méthode développée au laboratoire consistait à créer le cycle 1,2-dioxane par une ouverture intramoléculaire d’un époxyde vinylique par un groupement hydroperoxyde en β de l’époxyde. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la préparation d’un intermédiaire de synthèse, un alkoxyméthylhexa-2,5-dien-1-ol. Nous avons aussi tenté de créer le cycle 1,2-dioxane par une double ouverture d’un di époxyde 1,5 par de l’eau oxygénée. Nous avons ensuite modifié notre stratégie de synthèse en introduisant au début de la synthèse la chaine latérale de la plakortolide I en partant de la R-épichlorhydrine commerciale. Nous avons ainsi synthétisé le β-hydroperoxy vinyl époxyde trisubstitué, précurseur du cycle 1,2-dioxane. Lors de cette synthèse, nous avons mis au point une méthode efficace et chimiosélective de méthylenation d’une cétone en présence d’un ester utilisant le réactif de Nysted catalysé par Ti(OiPr)2Cl2. La seconde approche du système bicyclique peroxylactone fait appel à une addition de Michael intramoléculaire d’un hydroperoxyde sur la double liaison d’un buténolide. Cette voie fut couronnée de succès car la (-)-ent-plakortolide I et la seco-plakortolide E ont été synthétisées / In this thesis manuscript are described our synthetic efforts and the first total synthesis of two natural products isolated from the sponges of the genus Plakortis. In total, two different synthetic approaches were studied to finally accomplish the synthesis of plakortolide I. The first approach is an extension of the method developed by our group which consists in the creation of the 1,2-dioxane cycle by intramolecular opening of vinyl epoxide with β-hydroperoxy group. Firstly, we was interested in the preparation of alkoxymethylhexa-2,5-dien-1-ol. We have also tried to create the 1,2-dioxane cycle by double opening of bis-1,5-epoxide with hydrogen peroxide. Further more we have synthesised trisubstituted β-hydroperoxy vinyl epoxide, precursor of 1,2-dioxan ring, from R-epichlorohydrin. During this synthesis a procedure of chemoselective methylenation of ketone in the presence of epoxide by Nysted reagent and Ti(OiPr)2Cl2 was developed. Finally, (-)-ent-plakortolide I and seco-plakortolide E were synthesised by intramolecular Michael addition of hydroperoxide to double bond of the butenolide moiety

Les 1,3-oxazolidinethione-2-thiones (OZT), fonctions thionocarbamates cycliques, ancrées sur des charpentes saccharidiques font l'objet de notre étude. Les travaux menés ont été axés vers l'emploi des OZT chirales en synthèse asymétrique. Dans ce but, nous avons développé une méthodologie de synthèse d'OZT spiraniques sur charpentes saccharidiques ainsi qu'une méthode de N-vinylation des OZT, en poursuivant les connaissances acquises au sein du laboratoire. La chiralité inhérente aux sucres, couplée à la réactivité toute particulière des OZT obtenues, nous a permis d'explorer la réactivité d'auxiliaires chiraux originaux et hautement réactifs : des N-vinyl-1,3-oxazolidine-2-thiones. A la fois sur des molécules chirales simples et sur des charpentes saccharidiques, les OZT N-vinylées ont été testées en transfert de chiralité par hétérocycloaddition de Diels-Alder à demande inverse.