Le premier chapitre de cette thèse porte sur l’étude modèle des différents partenaires nécessaires à la séquence de cyclisation de Vilsmeier-Haack et de cycloaddition dipolaire-1,3 intramoléculaire d’ylure d’azométhine utilisée pour réaliser la synthèse totale d’alcaloïdes Daphniphyllum de types daphilactone B et yuzurimine. L’étude du type de nucléophile permettant d’effectuer la première cyclisation, ainsi que les types d’ylures d’azométhine et de dipolarophiles nécessaires pour la cycloaddition finale est présentée. Le deuxième chapitre présente le développement d’une seconde synthèse du précurseur de la séquence de cyclisations étudiée au chapitre 1 permettant de résoudre les différents problèmes encourus au cours de ce même chapitre. Le type de dipolarophile utilisé lors de la cycloaddition dipolaire-1,3 d’ylure d’azométhine est à nouveau étudié. Enfin, les résultats obtenus pour la séquence de cyclisations étudiée ainsi que la fonctionnalisation du cycloadduit issu de cette dernière sont aussi exposés. Le troisième chapitre traite sur les efforts effectués vers la synthèse totale de la caldaphnidine C et de ses congénères. L’élaboration d’une stratégie permettant d’effectuer cette synthèse de façon non racémique ainsi que l’incorporation d’un centre quaternaire absent lors de l’étude modèle du précédent chapitre y sont abordés. Des travaux futurs sont finalement suggérés.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont été effectués dans le but de développer une nouvelle méthodologie mettant en oeuvre une réaction de Vilsmeier-Haack intermoléculaire afin d'accéder à differents composes ?-aminés contenant un centre quaternaire carboné. Le premier chapitre portera sur la mise en place d'une version racémique et non catalytique de cette nouvelle méthodologie. Les synthèses des esters ?-2,2 -aminés, des alcools ? 2,2 et ?2,2,3 -aminés et des esters ? 2,2,3 -aminés seront présentées. De plus, il sera également question de la saponification et de la déprotection de certains de ces composés afin d'obtenir les acides ?-aminés et les esters-?-aminés libres correspondants. Le deuxième chapitre mettra en lumière les travaux effectués dans le but de développer une version asymétrique non catalytique de cette même réaction. L'un des premiers objectifs étant la formation d'un ion iminium chiral, l'attention sera mise sur les moyens pour y parvenir, soit la substitution d'un triflyliminium et l'activation directe d'un amide par un auxiliaire chiral. Dans le premier cas, i1 sera question d'oxydes métalliques et dans le deuxieme, de metaux reliés à un groupement partant. Le troisième chapitre consistera seulement à la mise en place d'une éventuelle réaction asymétrique catalytique. Les restrictions, lesquelles dépendront du moyen pris pour former l'ion iminium chiral, seront présentées sous forme de cycle catalytique. [symboles non conformes]

Un intérêt grandissant pour le système thiéno[2,3-b] pyridine est apparu ces trois dernières décennies. De nombreux chercheurs ont présentés des composés basés sur ce système comme traitement possible de l'anxiété et de la dépression, comme bactéricide, contre l'inflammation et la leishmania, la malaria et les maladies auto-immunes. Les ortho-amino acyl thiophènes sont des produits de départ possible pour synthétiser ces motifs. L'accès à ce type de composés sera la première étape de ce travail. Nous décrivons ici la première synthèse de 3-acétyl-2-aminothiophènes en utilisant la réaction à 3 composants de Gewald. Ces composés montrent différents modes de cyclisation dans le cas de traitement avec le réactif de Vilsmeier-Haack. comparé au ortho aminoacétophénones, leurs analogues benzéniques. Ceci semble être du à la présence du noyau thiophénique. Cette réaction a permis l'accès à de nouveaux dérivés 4-chlorothiéno[2,3-b]pyridines. Ces derniers ont été couplés via la réaction de Buchwald-Hartwig catalysée par le palladium.à des anilines avec des rendements moyens à bons. D'autre part, les 4-chloro-3-formylthiéno[2,3-b]pyridines ont été préparés par réaction du réactif de Vilsmeier-Haack sur les acétamido thiophènes correspondants dans les conditions classiques. Ces dérivés ne sont pas accessibles sans la protection de l'amine et non plus à partir des dérivés chlorés en 4. La synthèse de 4-méthylthiéno[2,3-b]pyridines a pu être réalisée par réaction des 3-acétyl-2-aminothiophènes avec des cétones dans les conditions de Friedländer / Significant interest in the thieno[2,3-b]pyridine nucleus has arisen during the last three decades. Many researchers have reported the use of compounds based on this scaffold as a possible treatment of anxiety and depression, bacterial infection, inflammation, leishmaniasis, malaria and autoimmune diseases. Ortho-amino acyl thiophenes are possible starting material allowing to reach the thienopyridine structure. Access to these compounds was our first task for this thesis. We report here the first synthesis of 3-acetyl-2-aminothiophene by using the three-component Gewald reaction. These compounds exhibit a different mode of cyclisation in the reaction with Vilsmeier–Haack reagent than that reported for the reaction with o-aminoacetophenone, which could be ascribed to the influence of the thiophene nucleus. This simple, two-step reaction allows the construction of some novel 4-chlorothieno[2,3-b]pyridine derivatives from very simple building unit while which reacted further with aniline by palladium-catalysed C–N cross-coupling to give the coupled product in moderate to high yield. On other hand, 4-chloro-3-formylthieno[2,3-b]pyridine derivatives were synthesized by reaction between protected 3-acetyl-2-aminothiophenes and vilsmeier-Haack reagent under normal conditions. These products were not accessible neither without N-protection of the starting materials nor by reaction between the reagent and 4-chlorothieno [2,3-b]pyridine under any condition. Some derivatives of 4-methylthieno[2,3-b]pyridine were prepared by reaction between 3-acetyl-2-aminothiophene and some ketones under Friedländer condition

Carbocyanine dyes are organic compounds containing chains of conjugated methine groups with electron-donating and electron-withdrawing substituents at the terminal heterocycles of the general formula [R1-(CH)n-R2]+X-. The synthetic methodology and optical properties of carbocyanines will be discussed. This thesis consists of two parts: (A) synthesis and optical properties of novel carbocyanine dyes substituted with various amines and the synthesis of unsymmetrical carbocyanine dyes containing monofunctional groups for bioconjugation. (B) synthesis of heptamethine carbocyanine dyes to be used for image-guided surgery. In part A, the synthesis of carbocyanine dyes functionalized with various amines and studies of their optical properties with respect to absorbance, fluorescence, quantum yield and extinction coefficient will be presented. These property studies will aid in designing efficient dyes for future biomedical applications. Part A will also include a one pot synthesis of unsymmetrical carbocyanine dyes functionalized with mono carboxylic acid chains, useful for biomolecule (i.e. proteins, amino acids, etc.) conjugation. Part B will describe the synthesis of novel carbocyanine dyes to be used for cancer image-guided surgery. Cancers are thus far incurable diseases, i.e. there are no drugs currently available to cure cancer; however, by designing a dye to visualize tumor cells will greatly increase the efficiency of cancer removal and hopefully increase the survival rate of cancer patients. The dyes reported in this thesis are superior to commercially available dyes used to visualize and identify various tumors invisible to the naked eye of surgeons with regards to biodistribution and clearance through kidney filtration.

Les recherches présentées dans cette thèse découlent de problématiques rencontrées lors de précédents travaux effectués dans notre groupe au sujet de cyclisations séquentielles de Vilsmeier-Haack et de Mannich par une activation chimiosélective d’amides. Deux limitations avaient été soulevées : une faible réactivité lors de la seconde cyclisation de Mannich et aucune possibilité d’obtention de produit de double cyclisation de façon énantiosélective. Au chapitre un, une étude de double cyclisation de Vilsmeier-Haack et de Mannich est présentée, tout d’abord sur des substrats allylsilane-aldéhyde puis vératrol-aldéhyde. Une étude mécanistique est détaillée dans le but d’améliorer le rendement de la réaction. Les bases de notre méthodologie avec l’aldéhyde sont établies dans ce premier chapitre. Au chapitre deux, une étude de double cyclisation de Vilsmeier-Haack et de Mannich en présence d’une cétone est exposée. Les conditions de première cyclisation sont rapidement déterminées tandis que pour la seconde étape, les divers paramètres pouvant influencer la réaction sont examinés. Aussi, une tentative de formation de centres quaternaires produisant des squelettes carbonés de type quinolizidine et spirocyclique est présentée, ainsi qu’une variation de tailles de cycles formés. Au chapitre trois, l’étendue de notre méthodologie est étudiée et celle-ci est appliquée sur divers substrats. Les nucléophiles de type indole, pyrrole, éther d’énol et allylsilane sont couverts et la variation de taille de cycle est également testée. Au chapitre quatre, une étude sur le développement catalytique et un effort vers une version non racémique de notre méthodologie sera présentée. Diverses amines secondaires chirales sont investiguées et les excès énantiomériques mesurés. Le chapitre cinq propose des suites au projet de thèse, incluant des pistes au sujet de l’induction asymétrique en s’appuyant sur des exemples concrets de la littérature.

Ce travail traite du développement d’une nouvelle approche vers les squelettes tricycliques de plusieurs familles d’alcaloïdes non racémiques, impliquant une réaction de cyclisation de type Vilsmeier-Haack puis de cycloaddition (3 + 2) d’ylure d’azométhine. Le premier chapitre traite du design de cette cascade réactionnelle stéréocontrôlée ainsi que de l’identification d’un nucléophile cyclique chiral. Le développement des conditions réactionnelles pour la formation du nucléophile choisi est ainsi discuté, et ce nucléophile est testé sur un substrat modèle pour la cyclisation désirée. Le deuxième chapitre traite de la mise en œuvre de ce nucléophile dans la synthèse d’un précurseur des réactions en cascade étudiées pour la synthèse du tricycle C,D,E des alcaloïdes de type Aspidosperma. La synthèse de plusieurs précurseurs y est détaillée, ainsi que les moyens employés pour résoudre les problèmes synthétiques rencontrés. Les choix de modifications apportés aux différents précurseurs en fonction des résultats des tests de la séquence de cyclisations clefs sur ces précurseurs sont aussi détaillés. Le chapitre final traite de la réorientation du projet vers une autre cible, des alcaloïdes de type calyciphylline B. Une revue de la littérature concernant cette relativement jeune famille de produits naturels y est présentée. Nos efforts synthétiques vers de nouveaux précurseurs de séquence de cyclisations pour obtenir le tricycle A,B,E de ce type d’alcaloïdes, l’optimisation et l’étude des produits de cette étape sont abordées. Le chapitre termine sur des suggestions pour l’adaptation des résultats obtenus vers la première synthèse de produits naturels de cette famille.

La synthèse de chromophores organiques comme composants de matériaux pour l'optique non-linéaire a été le point central d'un grand nombre de recherches, en raison de leur utilisation potentielle dans les domaines des communications optiques, du traitement de l'information, de l'imagerie… Le plus souvent, les molécules possédant de fortes valeurs d'hyperpolarisabilité [bêta] sont constituées d'un couple de groupements donneur-accepteur connecté par le biais d'un système [pi]-conjugué. Celles comportant des hétérocycles comme motifs centraux ont reçu une attention considérable dans le domaine de l'optique non-linéaire en raison de leur relative facilité de préparation et de la variation de leur degré de polarité. A ce titre, nous nous sommes intéressés à la conception de nouvelles molécules ayant la structure précédemment décrite. Les variations structurales ont porté sur le groupement donneur (alkoxy, dialkylamino porté par un cycle aromatique), le groupement accepteur (dicyanovinyle, acide cyanoacrylique et acide thiobarbiturique) et le système [pi]-conjugué (thiophène, thiéno[3,2-b]thiophène et bithiophène). Les propriétés optiques de ces composés ont été étudiées et ont permis d'établir quelques liens entre certaines modifications structurales et les propriétés optiques. Les fortes valeurs de [bêta] obtenues montrent clairement le potentiel des composés préparés et permettent d’envisager d’autres modifications structurales afin d'encore améliorer ces valeurs / The synthesis of organic compound as components of materials for nonlinear optics has been the focus of many researches because of their potential uses in the fields of optical communications, information process, imagery ... Most often, the molecules with strong hyperpolarizabilitie [bêta] values incorporate a pair of donor-acceptor groups connected via a [pi] -conjugated system. Those containing heterocycles motifs received considerable attention in the field of nonlinear optics due to their relative facility of preparation. We are interested in designing of new molecules with the structure previously described. The structural changes have focused on the donor group (alkoxy, dialkylamino carried by an aromatic ring), the acceptor group (dicyanovynil, cyanoacrylic acid and thiobarbituric acid) and [pi]-conjugated system (thiophene, thieno[3,2-b]thiophene and bithiophene). The optical properties of these compounds have been studied and we have established some links between some structural changes and optical properties. The high values of [bêta] obtained clearly show the potential of compounds prepared and used to explore other structural modifications to improve these values