Suite aux premiers travaux réalisés par Ito, Hayashi, Unimoto et Hashmi à la fin du siècle dernier, de nombreux groupes de recherche à travers le monde ont contribué à l’important développement de la catalyse homogène à l’or. Ce dernier, possédant une activité catalytique unique, donne accès à un bon nombre de nouvelles synthèses de composés, jusque-là inaccessible en utilisant d’autres méthodes.Les ynamides, un sous-groupe d’alcynes hétéro-substitués, sont des intermédiaires de synthèse ayant une réactivité et une stabilité modulable. Ils trouvent leur application dans des réactions telles que les additions, les cycloadditions et les cycloisomérisations.Dans ce manuscrit sont présentés deux travaux impliquant des réactions d’ynamides en présence d’un catalyseur à l’or.1) Réarrangement d’éthers de propargyliques d’ynamides catalysé par l’or (I) : Un accès pratique aux allénamides substitués.Les allénamides sont des composés qui présentent de nombreuses applications, d’où l’engouement présent pour accéder à ces composés. Nous avons montré que des allénamides substitués et fonctionnalisés sont facilement accessibles par une réaction de transfert d’hydrure [1,5] suivi d’une fragmentation, le tout catalysé par de l’or et en utilisant des ynamides comme substrats.Notre méthode est rapide et pratique. En effet, la réaction se fait dans des conditions douces (température ambiante) avec une charge catalytique faible (4 mol% de catalyseur à l’or) et donne d’excellents rendements (jusqu’à 99%). En plus d’une bonne compatibilité fonctionnelle sur le carbone terminal (R1 et R2), notre méthode tolère aussi des substituants azotés variés (R’ et R’’). De plus, d’autres transformations in-situ sur les allénamides formés in-situ ont été effectuées. Quelques composés spiros et diènes interessants ont été obtenus avec des rendements excellents.2) Catalyse duale à l’or : Une synthèse originale de dérivés tertahydroquinolines par un mécanisme formel d’addition [4+2]Bien qu’une vaste majorité de la catalyse à l’or contient une activation du système π d’une liaison multiple par un seul complexe d’or, des innovations récentes mettant en jeu deux atomes d’or sur une seule molécule ont été développées par plusieurs groupes, dont le nôtre.Le cycle catalytique est initié par la formation de l’acétylénure d’or et par la coordination d’un autre complexe d’or de la liaison triple de l’ynamide. Après une attaque nucléophile de l’acétylenure d’or sur l’ynamine, un vinylidène d’or est formé. Ce dernier est piégé par la double liaison, donnant naissance au cycle aromatique. / General introductionSince the pioneering work by Ito, Hayashi, Unimoto and Hashmi in late of last century, homogeneous gold catalysis has witnessed tremendous development by contributions from research groups all over the world. Gold catalysts, possessing unique catalytic reactivity, intrigued a large number of novel approaches to target molecules which cannot be accessed by other methodology. Ynamide, which belongs to a subclass of hetero-substituted alkynes, represents a versatile building block with balanced reactivity and stability and found a series of applications in useful transformations, such as additions, cycloadditions and cycloisomerizations.As part of our ongoing interest in gold catalysis and ynamide chemistry, in this manuscript, two works involving ynamide in the presence of gold catalyst was presented:1). Gold(I)-Catalyzed Rearrangement of Propargyl Ethers of ynamides: A Practical Method for the synthesis of Substituted AllenamidesAllenamides are versatile synthetic building blocks that have seen numerous applications and therefore great efforts have been devoted to the access to such compounds. We have shown that a series of substituted and functionalized allenamides were easily accessible via a gold catalysted 1,5-hydride shift/fragmentation sequence using ynamides as the starting material. Our method is rapid and practical. It can be performed under very mild conditions (room temperature) with low catalyst loading (4% gold catalyst) and gave excellent yields (up to 99% yield). Besides the good functionality compatibility in the carbon terminal (R1 and R2), our method also tolerate variuous Nitrogen substituents (R’ and R’’). Moreover, further transformation using in-situ formed allenamides was achieved. Some interesting spiral and diene compounds were also formed in excellent yield.2). Dual gold catalysis: a unique approach to derived-tetrahydroquinolines by a formal [4+2] pathwayAlthough vast majority of gold catalysis features π-activation of a multiple bond by a single gold complex, recent innovative advance involving two gold centers in one single molecule was disclosed recently by several research groups and also by our group.The catalytic cycle was initiated by the formation of gold acetylide and coordination of another gold complex to the triple bond of ynamide. After nucleophilic attack of gold acetylide onto ynamide, gold vinylidene was generated. The formed gold vinylidene was then trapped by double bond, giving rise to aromatic rings.

Les motifs de type pyridine sont des motifs centraux dans de nombreux domaines, aussi bien rencontrés dans divers principes actifs en chimie médicinale, qu’en agrochimie, chimie des matériaux et des polymères, et enfin en synthèse organique de manière générale. De nombreuses voies d'accès toujours plus simples et directes à des motifs de type pyridine polysubstituées ont été proposées dans la littérature, et, parmi ceux-ci, le motif de type aminopyridine fusionnée à retenu notre attention. En effet peu de rapports d'un tel motif sont fait dans la littérature, en partie en raison du défi synthétique que représente ce squelette. Une méthode convergente en trois étapes clefs permettant d'accéder à une large gamme d'aminopyridines fusionnées est décrite dans ce manuscrit, ainsi que son extension par chimie en flux continu permettant une synthèse multi-grammes de ces composés. Enfin une étude théorique du mécanisme est proposée afin d'élucider l'influence des différents paramètres de la réaction. / Pyridine scaffolds are very interesting building blocks in various fields, they appear in various drugs, and are relevant either in agrochemistry, marials chemistry, polymers and in organic chemistry. Many efficient and direct methods to access polysubstituted pyridine scaffolds are described in the litterature, amongst these, the fused aminopyridines caught our attention. Indeed, there are only few reports in the litterature of such scaffold.

Depuis le début des années 2000, les Oxydes de Phosphine Secondaire (OPS) connaissent un regain d'intérêt en catalyse comme préligands des métaux de transitions. Alors que de nombreux complexes organométalliques associés à des OPS ont été préparés, caractérisés et utilisés en catalyse homogène, les complexes correspondant du ruthénium sont plus rares.Nous nous sommes intéressés à la synthèse et la caractérisation de nouveaux complexes de ruthénium(II) comportant un (ou plusieurs) ligand acide phosphineux (AP) (forme tautomère d'un OPS) puis au rôle du ligand dans un cycle catalytique. Le traitement de différentes sources de ruthénium par des OPS a permis d'isoler des séries de complexes de ruthénium [Ru]/OPS (coordination par l'oxygène) et [Ru]/AP (coordination par le phosphore). L'activité catalytique de ces complexes bien définis a été étudiée dans des réactions d'activation de liaisons C-H et de cycloisomérisation à partir d'alcynes ou d'ynamides. Lors de ces études, il a été montré l'influence des paramètres stéréoélectroniques du ligand lié au ruthénium au cours du processus catalytique.En marge de ces travaux, dans la continuité de notre intérêt pour la réactivité des ynamides, nous avons développé une nouvelle réactivité des ynamides avec les 1,3-dicétones cycliques catalysée au ruthénium, à l'or ou au palladium pour la synthèse d'alpha-alcoxy-énamides. / The past decade has witnessed a renewed interest for Secondary Phosphine Oxides (SPO) in catalysis as preligands of transition metals. While the coordination chemistry and catalytic activity of these species have been mainly studied with palladium and platinum, only few examples with ruthenium have been reported so far.We investigated the synthesis of new ruthenium(II) complexes associated to one or two phosphinous acid ligand (PA) (SPO tautomer) which were fully characterised. Then we were interested in the role played by the ligand during the catalytic cycle. The use of different ruthenium sources allowed us to isolate [Ru]/SPO complexes (oxygen coordinated) and [Ru]/PA complexes (phosphorous coordinated). We evaluated the catalytic activities of these well-defined complexes in C-H bond activation and cycloisomerisation from alkynes or ynamides. During the course of these studies, the influence of ligand stereoelectronic parameters in the catalytic process have been demonstrated.Moreover, in a side project, we explored a new reactivity of ynamides with cyclic 1,3-diketones catalysed by palladium, cationic gold or ruthenium complexes. This reactivity gives access to alpha-alkoxysubstituted enamides.

Malgré d’intenses recherches, le cancer reste une des causes principales de mortalité dans le monde. Le développement de nouveaux produits actifs pour le traitement des cancers est de plus en plus nécessaire. Nous avons décidé de préparer de nouveaux composés anti-angiogéniques dérivés du composé III.1 (ligand du complexe PDB : 1Y6A) dores et déjà testé cliniquement. Cinq d’entres eux ont pu être synthétisés en utilisant une réaction Click entre un ynamide et un azide. La réaction Click catalysée au cuivre a permis de préparer cinq de nos 1,2,3-triazole cibles avec une excellente régiosélectivité. Bien que l’activité de ces composés soit bien moins importante que celle du composé oxazolique III.1 dont elles sont dérivées, nous avons montré qu’ils sont des ligands spécifiques de VEGFR-2 kinase et qu’elles représentent une nouveauté structurale intéressante dans l’espace très protégé des inhibiteurs de tyrosine kinases. / Despite to the intensively research, cancer is still a leading cause of death worldwide. There are still developed new active compounds for cancer treatment. We have decided to prepare new antiangiogenic drugs based on already clinically tested III.1 from PDB complex 1Y6A. The in Silico-designed 1,2,3-triazole analogues of III.1 were prepared using a Click chemistry approach. In order to accomplish Click reactions two key building blocks: ynamides and azides were mandatory to synthetize. Copper catalyzed Click reactions were performed in very mild condition with quantitative regioselectivity. Five predicted triazolic compounds were prepared and sent for VEGFR-2 biologicall assays. Although the activities of triazolic compounds are significantly lower than the activities of their oxazolic isosters these compounds deliver structural novelty to IP crowded space of tyrosine kinase inhibitors. / Napriek intenzívnemu výskumu, rakovina stále patrí k najčastejším príčinám úmrtia na svete. Neustále sú vyvíjané nové aktívne látky na liečbu rakoviny. Rozhodli sme sa pripraviť nové antiangiogenetické liečivá na základe klinicky testovaného III.1 z PDB komplexu 1Y6A. In Silico navrhnuté 1,2,3-triazolové III.1 analógy boli pripravené prostredníctvom Click chémie. Za účelom uskutočnenia Click reakcie, bolo nevyhnutné pripraviť dva kľúčové stavebné jednotky: ínamidy a azidy. Meďou katalyzované Click reakcie boli uskutočnené vo veľmi jemných podmienkach s kvantitatívnou regioselektivitou. Bolo pripravených päť nových triazolových látok, ktoré boli zaslané na VEGFR-2 biologické testy. Aj keď sú aktivity triazolových derivátov výrazne nižšie ako aktivity oxazolvých izostérov, tak tieto zlúčeniny vnášajú do oblasti tyrozín kinázových inhibítorov, ktorá obsahuje už rôznorodé látky, štruktúrnu originalitu.

Les trachycladindoles sont des composés naturels extraits de l’éponge marine Trachycladus laevispirulifer, récoltée au large de la grande baie sur de l’Australie.Cette famille composée de 7 membres, du trachycladindole A au trachycladindole G, présente des activités cytotoxiques intéressantes contre diverses souches de cellules cancéreuses comme le colon, le sein ou les poumons. C’est le trachycladindole E qui présentes les activités les plus intéressantes et donc sur lequel nous nous concentrerons.D’un point de vue chimique, tous les membres de cette famille présentent un squelette indolique substitué en position C2 par une fonction acide carboxylique et en position C3 par une guanidine cycle à 5 chaînons. La position C5 peut présenter un atome de brome alors que la position C6 peut porter un hydroxyle. Une méthode récemment développée au laboratoire permet l’introduction d’un groupemenet alkoxy et d’un atome d’azote sur un motif de type énamide. Cette méthode a été appliquée à la formation de la guanidine portée par la position C3.La synthèse d’un modèle simplifié des trachycladindoles, assurant la faisabilité de la formation de la guanidine au moyen de l’alkoxyamination, est décrite tout comme les efforts pour son application à la synthèse totale du trachycladindole E. Alors que nous essayions d’obtenir le motif énamide nécessaire à l’application de l’alkixyamination, nous avons observé un résultat surprenant qui nous a donné l’opportunité de développer une nouvelle réaction entre les indoles et les ynamides.Les ynamides sont des outils synthétiques puissants connus pour présenter à la fois un centre nucléophile et un centre électrophile. En effet, grâce à la délocalisation du doublet non liant de l’azote, la position α est électrophile alors que la position β est nucléophile.Nous avons observé que le traitement d’un indole par une base en présence d’un N-sulfonylynamide menait à une réactivité inhabituelle, formant exclusivement un Z-indoloéthènamide N-substitué. Etonnemment, la formation de ce composé serait le fruit d’une addition de l’atome d’azote de l’indole sur la position β, ce qui constitue formellement une réaction entre deux centres nucléophiles.Cette réactivité peut être inversée en modifiant les substituants sur l’atome d’azote de l’ynamide d’un sulfonamide pour un carbamate ou un acétamide. Dans ces cas, la réaction a lieu sur la position α de l’ynamide, accompagnée par la perde du groupement électro-attracteur, aboutissant à l’amidine correspondante. La post-fonctionnalisation des composés issus de ces transformations a été effectuée, permettant l’accès à des squelettes macrocycliques inédits. / The trachycladindoles are natural compounds extracted from the marine sponge Trachycladus laevispirulifer, harvested in the great south bay of Australia. This family presents 7 members, from trachycladindole A to trachycladindole G, which show interesting cytotoxic activities against diverse cancer cells e. g. colon, breast or lung. It is trachycladindole E which presents the most interesting activity and on which we will focus.From a chemical point of view, all the members of this family present an indolic scaffold substituted in C2 position by a carboxylic acid function and in C3 position by a five membered cyclic guanidine moiety. The C5 position may present a bromine atom while the C6 position may bear a hydroxyl.A method recently developed in our laboratory allows the introduction of an alkoxy and an amine moiety on an enamide scaffold. This method was applied to the formation of the guanidine borne by the C3 position. The synthesis of a simplified model of trachycladindole, insuring the formation of the guanidine using alkoxyamination, is described as well as the efforts toward its application to the natural product trachycladindole E.While trying to obtain the enamide moiety necessary for the application of the alkoxyamination, we observed a surprising result which gave us the opportunity to develop a new reaction between indoles and ynamides.Ynamides are powerful synthetic tools known to present both an electrophilic and a nucleophilic center. Thus, due to the delocalization of the nitrogen atom lone-pair, the α-position is electrophilic while the β-position is nucleophilic.We observed that the treatment of an indole by a base in presence of an N-sulfonyl-ynamide led to an unusual reactivity, giving birth exclusively to an N-substituted Z-indoloethenamide. Quite surprisingly, the formation of this compound arises from the addition of the indole nitrogen on the ynamide β-position, which formally constitutes a reaction between two nucleophilic centers. This reactivity can be reversed by varying the substituent on the ynamide nitrogen from sulfonamide to carbamate or acetamide. In these cases, the reaction takes place at the α-position of the ynamide, along with the loss of the EWG, leading to the corresponding amidine. The post-functionalization of the compounds arising from these transformations has been performed, allowing the access to unprecedented macrocyclic scaffolds.Mechanistic investigations using DFT calculations were carried out to understand how the reaction proceeds.

Yes / Ynamide, is an understudied but attractive class of alkynes, activated by the donating ability of the nitrogen adjacent to alkynes. With the nucleophilicity on β-carbon and the electrophilicity on α-carbon of ynamides, this review summarizes the syntheses of ynamides and miscellaneous reactions - oxidation, rearrangement, cyclization, and cycloaddition to construct complicated heterocyclic rings. The synthetic methodologies were further applied into natural products synthesis, e.g. marinoquinolines A and C, aplidiopsamine A, rigidin A, and 7-azaserotonin derivative. / We thank National Science Foundation of China (NSFC) (21462004), State Key Laboratory for the Chemistry and Molecular Engineering of Medicinal Resources (CMEMR2014-A04), 2015 GXNSFBA (139032), GXNU, and Newton International Fellowship granted by Royal Society.

Project I Celogentin C, isolated by Kobayashi from the seeds of Celosia argentea in 2001 exhibits strong inhibitory behavior towards polymerization of tubulin – globular protein, which plays crucial role during the cell division cycle. We have attempted synthesis of the left-hand ring of celogentin C via the intramolecular alkylation and the Knoevenagel condensation strategies. Utilizing synthetic methodologies in the field of nitroacetyl chemistry, developed by Kornblum and Rajappa we have successfully prepared the intermolecular Knoevenagel condensation product – the late-stage precursor to the left-hand ring of celogentin C. Synthesis of this key intermediate subsequently led to the preparation of the left-hand ring and the total synthesis of celogentin C by other members of Castle's group. Project II Thioviridamide is the potent apoptosis inducer isolated by Hayakawa from the bacterial broth of Streptomyces olivoviridis. Unusual structural features of the thioviridamide macrocycle contain two novel amino acids, never before encountered in a natural product - S-(2-aminovinyl)cysteine (avCys) and β-hydroxy-N1,N3-dimethylhistidinium (hdmHis). No stereochemical information except for the Z-configuration of the β-thioenamide linkage was reported in the literature. We have performed a computational study to predict the thioviridamide stereochemistry. Initial populations of conformers for the likely candidate structures were produced using OPLS-AA force field. Prediction of the NMR properties was accomplished at the mPW1PW91/6-311+G(2d,p) level of theory with the polarizable continuum model of salvation. Utilizing Boltzmann averaging and statistical analysis we have determined that the only possible cases of stereochemical inversion occur at the sites of the two novel amino acids. Project III Model studies towards the synthesis of the β-thioenamide subunit of thioviridamide were performed. The radical addition reaction of thiyl radicals to ynamides produces Z- (kinetic products) or E- β-thioenamides (thermodynamic products) depending on the reaction conditions. Two distinct sets of reaction conditions allowing kinetic or thermodynamic control of β-thioenamide formation were developed. Synthesis of the model β-thioenamide subunit of thioviridamide was attempted.

The initial aim of this project was to investigate ways of synthesising fused, spirocyclic and linked bicyclic amines. We built on methodology previously developed within our group, employing cyclic dienamides, prepared using the reductive cyclisation of bromoenynamides, as key structural building blocks for further annulation. In the course of investigating the reactivity of these cyclic dienamides, we discovered a new efficient and general route to their synthesis, by employing palladium- or ruthenium-catalysed enynamide cycloisomerisation. A wide range of attractive dienamide scaffolds were synthesised from simple enynamide precursors in rapid, high yielding and operationally simple reactions, underlining their potential utility as an atom-economical source of azacycles. Chiral enynamide substrates were used to generate 1,4-dienamides as a single diastereomer at the newly formed (quaternary) stereocentre. This relay of stereochemistry was exploited not only in the formation of monocyclic dienamides, but even in the formation of a spirocyclic product, and this bodes well for further stereocontrolled synthesis of polysubstituted azacycles. Finally the palladium- and ruthenium-catalysed cycloisomerisation of enynamides was discussed and investigated mechanistically, utilising ¹H NMR spectroscopy, timecourse and deuterium-labelling experiments.

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