Des nouveaux ligands chiraux diamine N-aromatiques, dérivés de 1,2-diaminocyclohexane et des a et ß- cétones cycliques aromatiques, ont été synthétisés par alkylation-déshydrogénation catalysée par le palladium sur charbon (Pd/C). Cette méthode, nous a permis de préparer un série des ligands chiraux de types N,N-di-aryles diamine and N-aryle diamine avec de très bons rendements isolés.Premièrement, les efficacités des ligands synthétisés ont été examinées avec succès dans la réaction de réduction par transfert d'hydrure des cétones aromatiques, catalysée avec des catalyseurs homogènes d'iridium formés in situ iridium assistés par l'acide formique et son sel de sodium. Des cétones aromatiques variés ont été réduits, suivant la méthode y développée, en des alcools correspondants avec des complètes et des hautes énantiosélectivités (ee jusqu'au 93%). Ensuite, deux ligands diamine, N,N'-dinaphtyle diaminocylohexane et N-naphtyle diaminocylohexane complexés avec le Cu (II) ont été évalués dans la réaction asymétrique de Henry entre des dérivés de benzaldéhyde et le nitrométhane conduisant aux ß-nitro-aryle-alcools avec des bonnes énantiosélectivités (ee jusqu'au 83%) et des bons rendements isolés. On a aussi transformé ces deux ligands, en sels d'imidazolinium précurseurs des carbènes, pour des ultérieures application en catalyse asymétrique. Le dérrivé mono N-aryle diamine a été transformé en ligand mono-thio. Les trois ligands ainsi préparés ont été obtenus avec des bons rendements isolés / New chiral N-arylated diamine ligands, derived from 1,2-diaminocyclohexane and a and ß-cyclic-aromatic ketone, were synthesized by dehydrogenative alkylation catalyzed by palladium on carbon (Pd/C). This method, allowed to prepare a series of chiral N,N-diarylated diamine and N-aryl diamine ligands with very good isolated yield.First of all, the applicability of the synthesized chiral diamine ligands was successfully examined in asymmetric transfer hydrogenation with homogeneous iridium catalyst associated to formic acid and its sodium salt. Various aromatic ketones were reduced to chiral alchohol with a complete conversion and high enantioselectivity (ee up to 93%). Then, two of the prepared chiral diamine, N,N’-dinaphtyl diaminocylohexane and N-naphtyl diaminocylohexane combined to copper (II), have been evaluated in asymmetric Henry reaction between benzaldehyde derivatives and nitromethane leading to ß-nitro-aryl-alcohol with good enantioselectivities (ee up to 83%) and good isolated yields.Furthermore, we transform these two ligands into imidazolinium salts precursor of carbenes, for further application in asymmetric catalysis. The mono N-arylated diamine was transformed into mono-thiourea ligand. These three new ligands were obtained with very good isolated yields

La première partie de ce manuscrit traite de la synthèse de phosphine-boranes P-stéréogènes énantioenrichis à partir d’un précurseur développé par notre laboratoire : le H-phénylphosphinate d’adamantyle. Grâce au développement d’une séquence monotope, une variété d’oxydes de phosphine P-stéréogènes de haute pureté optique a pu être synthétisée. Ces composés comportant une attache hydroxyle ont ensuite été réduits de façon stéréospécifique en présence de borane pour générer les précurseurs phosphine-boranes correspondants. Lors de cette étape de réduction, l’importance de la fonction hydroxyle a été mise en évidence, et un mécanisme basé sur la formation d’une espèce phosphaboracyclique intermédiaire a été proposé, sur la base de l’isolement d’intermédiaires réactionnels O-borés. Les trois rôles du borane (activation, réduction, protection de la phosphine) ont été clairement identifiés dans ce processus. Dans un second temps, nous avons pu mettre à profit la rétroaddition du groupement hydroxyalkyle en milieu basique lors de l’alkylation stéréospécifique chimiodivergente de phosphure-boranes masqués. Cette rétroaddition a permis de contourner l’instabilité chimique et configurationnelle des phosphures générés in situ, permettant l’accès à des phosphine-boranes fonctionnalisés de manière énantiospécifique. Ces ligands P,N ont été ensuite complexés au palladium et les complexes ont pu être testés comme catalyseurs de couplages C-C énantiosélectifs. Lors de ces couplages, l’angle de morsure du ligand s’est révélé crucial pour la réactivité du système catalytique. / The first part of this manuscript deals with the synthesis of enantioenriched P-stereogenic phosphine-boranes from a chiral precursor developed in our laboratory: H-adamantyl phenylphosphinate. Through the design of a one-pot procedure, the synthesis of a wide array of highly enantioenriched phosphine oxides has been achieved. These hydroxy-functionalised compounds were reduced stereospecifically under borane conditions to yield the corresponding hydroxyalkylphosphine-boranes. During the study of this reaction, the importance of hydroxy group has been highlighted, and a mechanism relying on the formation of transient phosphaboracyclic intermediate could be proposed, on the basis of kinetic observation and isolation of O-borylated intermediates. In this transformation, borane seems to display three roles: activating, reducing and protecting agent. Next, we were able to take advantage of the retroaddition of hydroxyalkyl moiety under basic conditions to develop a new approach for the stereospecific and chemodivergent alkylation of masked secondary phosphine-boranes. This unusual reactivity allowed us to circumvent the relative chemical and configurational instability of such in situ generated phosphido-boranes intermediate, thus enabling the stereospecific synthesis of functionalised tertiary phosphine-boranes. These P-N ligands have been complexed to palladium, and the catalytic activity of these complexes in enantioselective C-C couplings has been studied. During the catalytic process, it appears that the ligand bite angle plays an important role in the catalyst activity.

Plusieurs ligands dérivés de la D-glucosamine, conçus pour différentes réactions catalytiques,ont été synthétisés. Les ligands pour la catalyse homogène basés sur 1,2-glucodiamine ontété préparés, et utilisés dans des réactions d'alkylation allylique, d'hydrogénation et d'additionde Michael.La D-glucosamine a utilisee pour la preparation de catalysateur type de SPAC (SupportedAqueous Phase Catalyst). Ce catalysateur hétérogène été utilisé avec de très bons résultatsdans les réactions de couplage croisé de Suzuki Miyaura. Le catalyseur a également étérecyclé. Des essais de préparation de ligands greffés sur une matrice de silice de type SBA-15ont été réalisés ainsi que des ligands à base de poly (éthylène) glycol. / Several ligands derived from D-glucosamine, designed for different catalytic reactions havebeen synthesized. The ligands for homogeneous catalysis based on 1,2-glucodiamine wereprepared, and used in reactions of allylic alkylation, hydrogenation and Michael addition.Supported Aqueous Phase Catalyst (SAPC) system was prepared from D-glucosamine anduse with very good results in Suzuki Miyaura cross coupling reactions. Catalyst was alsorecycled. Attempt to prepare ligands grafted on SBA-silica matrix were made as well asligands containing poly(ethylene) glycol moiety.

Récemment, de nombreux efforts ont été consacrés au développement d’oligonucléotides synthétiques pour des applications thérapeutiques et de diagnostique variées. Les oligonucléotides modifiés peuvent inhiber sélectivement l’expression des gènes en se liant spécifiquement à des séquences d’ADN et/ou d’ARN ciblées à travers les stratégies antigène, antisens ou d’ARN interférent. Les aminoxy peptides forment facilement des structures secondaires bien définies comme des alpha-, béta-, gamma-turns ou des hélices, ce qui nous a inspiré pour concevoir de nouveaux oligonucléotides modifiés dans le but d’étudier leurs propriétés physico-chimiques et biologiques. Au cours de ce travail, la synthèse de nucléosides aminoxy acides et de leurs oligomères a été entreprise en séries ribose et désoxyribose. Dans la première partie, les fonctions aminoxyle, acide carboxylique et aldéhyde ont été introduites sur la partie osidique de la thymidine. Différents nucléosides monofonctionnalisés ont été synthétisés à l’aide notamment des réactions de Mitsunobu, d’O-allylation et d’oxydation. Les nucléosides monomères ont ensuite été couplés entre eux conduisant aux nouveaux dinucléosides liés par liaison N-oxy amide, oxime et aminoxy. Dans la seconde partie, la synthèse de différentes uridines aminoxy acides a été étudiée à partir de l’uridine, des 2,2’-anhydro et 2,3’-anhydro uridines. Une uridine aminoxy ester a pu être obtenue en passant par la 3’-oxo uridine via une homologation (réaction de Wittig) et l’introduction de la fonction oxyamine en position 5’ par une substitution nucléophile du dérivé iodé. En parallèle, dans la continuité des travaux réalisés au laboratoire sur la synthèse des glycoamino acides, nous avons synthétisé des C-glycosyl aminoxy acides jamais décrits dans la littérature, dans le but de générer de nouveaux mimes de glycopeptides. A partir du C-allyl glucopyranoside perbenzylé, deux C-glucosyl aminoxy acides diastéréoisomères ont été préparés. / Much recent efforts have been devoted to the development of synthetic oligonucleotides for various therapeutic and diagnostic applications because of their capability to cause selective inhibition of gene expression by bonding to the target DNA/RNA sequences through antigen, antisense and RNA interference. The easy formation of well-defined structures like alpha-, béta-, gamma-turns or helical structures of N-oxy peptides promoted us to design new modified oligonucleotides so as to study their physico-chemical and biological properties. During this work, synthesis of different nucleosides aminoxy acids as well as their oligomers has been investigated. In the first part, aminoxy, carboxylic acid and aldehyde functions were introduced into the sugar ring of thymidine and different monofunctionalized nucleosides were obtained thanks to Mitsunobu, O-allylation and oxidation reactions. Different nucleoside monomers were then linked together, leading to novel dinucleosides with N-oxy amide, oxime or aminoxy linkage. In the second part, preparation of different uridines aminoxy acids was studied by using uridine, 2,2’-anhydro and 2,3’-anhydro uridines as starting materials. An uridine aminoxy ester was obtained from 3’-oxo uridine, through homologation with Wittig reaction and introduction of the oxyamine function by nucleophilic substitution of the 5’-iodo derivative. In parallel, as a continuing program in the laboratory on the glycoamino acids synthesis, we have synthesized novel C-glycosyl aminoxy acids in order to generate new mimes of glycopeptides. From perbenzylated C-allyl glucopyranoside, two diastereomeric C-glucosyl aminoxy acids have been successfully prepared.

Les prodrogues sont des dérivés biologiquement inactifs d’un principe actif qui, après administration à un organisme, subissent une transformation chimique ou enzymatique pour libérer le principe actif au site d’action. Elles améliorent les propriétés physicochimiques du principe actif pour permettre un meilleur transport à travers les barrières biologiques et pour augmenter l’activité in vivo. Elles sont utilisées pour améliorer la formulation et l’administration, accroître la perméabilité et l’absorption, modifier le profil de distribution et éviter le métabolisme et la toxicité. Cette approche est très utile pour améliorer l'administration de principes actifs. Il existe deux types de prodrogues : les prodrogues liées à un transporteur et les bioprécurseurs. Dans le premier cas, la molécule active est liée par une liaison covalente à un groupement temporaire, ce qui fournit une nouvelle molécule, qui est inactive. Le groupement temporaire libéré ne doit pas avoir, par lui-même, d'action pharmacologique ni de toxicité. Dans le second cas, le principe actif est transformé métaboliquement ou chimiquement par réaction d’hydratation, d’oxydation ou de réduction. Les azapeptides sont des mimes peptidiques dans lesquels un ou plusieurs carbones de la chaîne peptidique sont remplacés par des atomes d’azote. Ce remplacement augmente la rigidité de la chaîne peptidique et favorise le repliement de type β. Le repliement β des azapeptides est associé à plusieurs propriétés thérapeutiques. Certains azapeptides ont montré une meilleure activité, une meilleure sélectivité et une plus grande stabilité comparativement aux peptides parents ce qui prolonge leur durée d'action et les rend plus résistants aux dégradations métaboliques. Ce mémoire s’intéresse particulièrement à l’azapeptide : [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. Celui-ci est un analogue du peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, H-His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH₂), qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts : les récepteurs de growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) et le récepteur cluster of differentiation 36 (CD36). L’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 démontre une sélectivité envers le récepteur CD36 offrant des possibilités de traitement de maladies telles que l’athérosclérose et la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). De plus, le récepteur CD36 peut interagir avec un corécepteur toll-like receptor 2 (TLR2), et l’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 peut réduire des réponses immunitaires innées. La stratégie des prodrogues a été utilisée dans ce mémoire pour augmenter la durée d’action de l’azapeptide [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. Plus précisément, cinq analogues des prodrogues α-acyloxyéthylcarbamates de l’aza(p-MeO)F⁴-GHRP-6 ont été synthétisées. Ce mémoire présente la première synthèse de prodrogues α-acyloxyéthylcarbamates à caractère PEG de l’[aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. / A prodrug is a biologically inactive derivative of a drug which after administration undergoes chemical or enzymatic modification to release the active drug at targeted sites of activity. Prodrugs improve physicochemical properties to enable better transport through biological barriers and enhance activity. They are used to improve formulation and administration, to enhance permeability and absorption, to modify distribution profiles and to avoid metabolism and toxicity. The prodrug approach is useful for improving drug delivery. Prodrugs are classified into two types: carrier-linked prodrugs and bio-precursors. In the first case, the parent drug is linked by a covalent bond to an inert carrier or transport moiety. The carrier should not be active or toxic. The active drug is released by a chemical or enzymatic cleavage in vivo. In the second case, the parent drug is converted metabolically or chemically by hydration, oxidation or reduction reactions. Azapeptides employ a semicarbazide as an amino amide surrogate in a peptide analog in which the backbone α-CH is replaced by nitrogen. Through electronic interactions, the semicarbazide favors backbone β-turn geometry due to a combination of urea planarity and hydrazine nitrogen lone pair – lone pair repulsion. Azapeptides have proven therapeutic utility. Some of them exhibit better selectivity, activity and stability than the parent peptides with increased duration of action and improved metabolic stability. Growth hormone releasing peptide-6 (GHRP-6, H-His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH₂) is a synthetic peptide possessing an affinity for two different receptors: growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) and cluster of differentiation receptor 36 (CD36). The GHRP-6 azapeptide analogue, [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6, has exhibited good affinity for CD36 and reduced nitric oxide overproduction in macrophage cells stimulated with the TLR-2 agonist R-FSL-1. Azapeptide ligands of CD36, such as [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6, offers potential as prototypes for developing treatments of diseases such as atherosclerosis and age-related macular degeneration. A prodrug strategy has been pursued to improve the pharmacokinetic properties, such as duration of action, of [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6. The first examples of α-acyloxyethyl carbamate peptides have been prepared. Five α-acyloxyethyl carbamate analogues of [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 have been synthesized by routes featuring acylation of the resin-bound peptide using different activated α-acyloxyethyl carbonates prior to resin cleavage and side chain deprotection. The evaluation of the activity of the pharmacokinetic properties of the [aza(p-MeO)F⁴]-GHRP-6 prodrugs is currently in progress and will be reported in due time.

Enantiopure α-alkyl-substituted aldehydes are widely recognised as important building blocks in synthesis. Despite this, methods to prepare such substrates are limited. Strategically, asymmetric intermolecular S_N2 α-alkylation represents a highly straightforward transformation, but still remains an elusive feat. This thesis describes efforts to address this challenge, with attempted access to enantioenriched α-alkyl aldehydes by way of C-alkylation of chiral, non-racemic, hindered aldenamines using simple alkyl halides. Enamines derived from four types of auxiliary (a tropane, an oxazolidine, a pyrrolidine and a homotropane) have been prepared, and their alkylation profile examined. While the desired levels of asymmetric induction were not attained, use of the tropane and homotropane auxiliaries, which differ only by a single methylene group, interestingly, gave complimentary diastereocontrol during alkylation with EtI. The observed stereoselectivity is supported by density functional studies performed for ethylation of both enamines. Additionally, in the course of preparing the homotropane a highly efficient asymmetric synthesis of a homotropinone bearing gem-α-substitution has been developed.

The purpose of this doctoral thesis is to investigate and develop catalytic processes mediated by iridium(III) complexes. By understanding the mechanisms, the weaknesses of the designed catalysts can be identified and be overcome in the following generation. The thesis is composed of two general sections dedicated to the synthesis and applications of homogeneous catalysts and to the preparation of heterogeneous catalysts based on metal-organic frameworks (MOFs). After a general introduction (Chapter 1), the first part of the thesis (Chapters 2-4, and Appendix 1) covers the use of several homogeneous bifunctional [Cp*Ir(III)] catalysts in a variety of chemical transformations, as well as mechanistic studies. Chapter 2 summarizes the studies on the N-alkylation of anilines with benzyl alcohols catalyzed by bifunctional Ir(III) complexes. Mechanistic investigations when the reactions were catalyzed by Ir(III) complexes with a hydroxy-functionalized N-heterocyclic carbene (NHC) ligand are discussed, followed by the design of a new generation of catalysts. The chapter finishes presenting the improved catalytic performance of these new complexes.    A family of these NHC-iridium complexes was evaluated in the acceptorless dehydrogenation of alcohols, as shown in Chapter 3. The beneficial effect of a co-solvent was investigated too. Under these base-free conditions, a wide scope of alcohols was efficiently dehydrogenated in excellent yields. The unexpected higher activity of the hydroxy-containing bifunctional NHC-Ir(III) catalysts, in comparison to that of the amino-functionalized one, was investigated experimentally. In the fourth chapter, the catalytic process presented in Chapter 3 was further explored on 1,4- and 1,5-diols, which were transformed into their corresponding tetrahydrofurans and dihydropyrans, respectively. Mechanistic investigations are also discussed. In the second part of the thesis (Chapter 5), a Cp*Ir(III) complex was immobilized into a MOF. The heterogenization of the metal complex was achieved efficiently, reaching high ratios of functionalization. However, a change in the topology of the MOF was observed. In this chapter, the use of advanced characterization techniques such as X-ray absorption spectroscopy (XAS) and pair distribution function (PDF) analyses enabled to study a phase transformation in these materials. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 3: Submitted.</p>

A novel target-promoted DNA alkylation system was designed, which consists of a DNA intercalating/alkylating quinone methide (QM) precursor, a removable amine linker, and a sequence-specific delivery. The QM in this system was regenerated by eliminating the amino linker promoted by the hydrophobic interaction between the target DNA and the intercalating QM precursor. Three alkylation model systems (methoxyl polycyclic system, intramolecular hydrogen bonding system and biaryl system) were proposed and synthesized. The potential DNA QM alkylation was investigated by deoxyadenosine (dA) and deoxyguanosine (dG) alkylation with the biaryl system. Only one deoxynucleoside adduct was observed when dA or dG reacted with quinoline or naphthalene QM precursor, in which both dA adducts degraded with time, while dG adducts remained unchanged after 72h at room temperature. The quinoline dG adduct was fully characterized as quinoline dG N1 adduct by NMR techniques. Naphthalene dG was found as a 1:1 mixture of diastereomers.

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Ce travail a tout d'abord porté sur la réactivité des dérivés borés puis sur la réaction de O-alkylation des alcools aromatiques. L'utilisation des composés borés est en plein essor. Ils sont employés comme partenaires de couplage dans la réaction de Suzuki et les réactions d'additions [1,4] catalysées au rhodium pour la synthèse de molécules à hautes valeurs ajoutées. La polarisation de la liaison C-B induit le caractère nucléophile de ces composés. Cette réactivité a été exploitée pour la formation de liaisons C-F par fluoration électrophile. L'utilisation de Selectfluor® comme agent de fluoration aboutit à de bons rendements. Toutefois, la nucléophilie des composés alkylborés peut être inversée par substitution nucléophile oxydante. Ainsi, une méthode créant des liaisons C-N a pu être développée et a permis la synthèse d'amides à partir de nitriles et de sels de trifluoroborates de potassium en présence de Cu(OAc)2 et BF3.OEt2. En vue de l'importance de la chimie des éthers en synthèse organique, une méthode de préparation d'éthers aryliques a été développée au laboratoire. En partant d'un système stœchiométrique en trifluorure de bore, un système catalytique impliquant du triflate de cérium a été mis au point. Afin de répondre au mieux au concept de la chimie verte, un système catalytique hétérogène, sans solvant, a été décrit. Dans ce cas, le catalyseur employé est le Nafion® NR50, facilement recyclable, sans perte d'activité, et conduisant à de bons rendements avec les alcools aliphatiques et aromatiques. Des amines aromatiques secondaires peuvent également être préparées par cette méthode