O trabalho da tese apresentada é focado na aplicação de diazocetonas como intermediários avançados na síntese de sistemas N-heterocíclicos. No primeiro capítulo foi avaliada a reação de aza-Michael sobre as diazocetonas α,β-insaturadas, com o emprego de hidrazinas e hidroxilaminas como nucleófilos. Essa abordagem leva a formação de adutos de aza-Michael, que quando submetidos as reações de inserção N-H ou o rearranjo fotoquímico de Wolff, permitem o acesso aos núcleos de hexaidropiridazinas e 1,2-oxazinanas. Esses núcleos são encontrados em uma série de produtos naturais, apresentando diferentes tipos de atividades biológicas. Tendo isso em vista, foi planejada a aplicação da metodologia desenvolvida nesse capítulo na síntese da 1-(-)-Azafagomina e análogos. O capítulo 2 é focado na síntese de N-heterocíclos bicíclicos a partir de diazocetonas como blocos de construção, sendo esse capítulo foi dividido em duas partes. Na primeira parte foi avaliada à aplicação de diazocetonas α,β-insaturadas N-terminais na síntese de diferentes classes de núcleos N-heterocíclos, como as indolizidinas e pirrolizidinas. A estratégia sintética aplicada nesse tópico foi baseada na remoção de um grupo protetor de nitrogênio, a realização de uma reação de adição de aza-Michael intramolecular, e um rearranjo de Wolff fotoquímico para a construção da unidade bicíclica. Essa abordagem permitiu a obtenção de um escopo variado de núcleos indolizidínicos e pirrolizidínicos em bons rendimentos, e para alguns casos boa diastereosseletividade. A segunda parte desse capitulo teve como foco a síntese de núcleos [1,2,3]-triazólicos bicíclicos fundidos a partir de α-amino diazocetonas. A estratégia empregada para a construção da unidade bicíclica tem como etapa principal a formação in situ de um intermediário α-diazo imina, que via uma ciclização do tipo 5-endo-dig forma o núcleo triazólico bicíclico. A partir dessa abordagem foi possível a sintetizar um escopo variado de triazóis bicíclicos em bons rendimentos. / This work is focused on the application of diazoketones as advanced intermediates in the synthesis of N-heterocyclic systems. In the first chapter the aza-Michael reaction was evaluated on α,β-unsaturated diazoketones with the use of hydrazines and hydroxylamines as nucleophiles. This approach leads to the formation of aza-Michael adducts, which upon submission to the N-H insertion or the photochemical Wolff rearrangement, allows the access to hexahydropyridazine and 1,2-oxazinane cores. These units are found in a variety of natural products with different types of biological activities. Considering that we aimed the application of the developed methodology in the synthesis of the 1-(-)-Azafagomine and their analogues. The Chapter 2 is focused on the synthesis of bicyclic N-heterocyclic from diazoketones as building blocks. This chapter is divided in two parts. In the first part, the α,β-unsaturated N-terminal diazoketones were evaluated in the synthesis of different classes of N-heterocycles, such as indolizidines and pyrrolizidines. The methodology is based on the removal of a nitrogen protecting group, an intramolecular aza-Michael addition, and a photochemical Wolff rearrangement for the construction of the bicyclic unit. This approach not only allowed the synthesis of a broad scope of indolizidines and pyrrolizidines in good yields, but also good diastereoselectivity in some examples. The second part of this chapter was focused on the synthesis of bicyclic [1,2,3] triazolic cores from α-amino diazoketones. The strategy employed for the construction of the bicyclic unit is based on the in situ formation of a α-diazo imine intermediate, which upon a 5-endo-dig cyclization provide the bicyclic triazole core. The developed methodology allowed the synthesis of a varied scope of bicyclic triazoles in good yields.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à développer des voies de synthèse convergentes et diastéréosélectives en vue de préparer des analogues pyrrolidiniques des alcaloïdes de Lobelia comme nouveaux ligands des récepteurs nicotiniques centraux à l’acétylcholine. Ainsi, nous avons mis au point une méthode « bidirectionnelle » basée sur des réactions de double aza-Michael et donnant accès à des pyrrolidines 2,5-disubstituées. Une étude de réactivité a également été mené afin d’améliorer la chimiosélectivité des différents processus réactionnels impliquant des réactions d’aza-Michael dans des séquences de cyclisation tandem. Dans un second temps, nous avons décrit une voie dite « d’élongation monodirectionnelle » permettant d’accéder à des 2,5-trans-pyrrolidines énantiopures. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit aborde une étude prospective de réductions désymétrisantes pour la synthèse d’homologues pyrrolidiniques de la lobéline. / The present work has been dedicated to the development of convergent and diastereoselective routes for the preparation of pyrrolidine Lobelia alkaloid analogues as novel neuronal nicotinic receptors. We have settled a selective bidirectional strategy based on chain homologation by double olefination followed by aza-Michael reactions as a straightforward access to 2,5-cis-disubstituted pyrrolidines that was extended to the synthesis of 2,6-cis-piperidines. Additional studies have been carried out in order to drive chemoselectivities in the course of competitive tandem aza-Michael-induced ring closure reactions. In the same time, we also described a monodirectional route to access 2,5-trans-disubstituted pyrrolidines. The last part of this manuscript has been finally dedicated to a prospective reductive desymmetrization study for the rapid and enantioselective synthesis of pyrrolobeline homologues.

Le sujet de la thèse porte sur l'élaboration de nouveaux matériaux MOx (M=Ti,Zr) nanostructurés et fonctionnalisés en surface pour l'élimination des micro-polluants HAP dans des effluents aqueux. Compte tenu de la nature des polluants visés, nous avons choisi de travailler sur des fragments organiques (R) mono- ou poly-aromatiques, pouvant former des complexes de transfert de charge (π-stacking) avec les HAPs en solution, étant donné que ces interactions sont effectives en milieu aqueux. Dans le but d'obtenir un greffage efficace et pérenne, nous avons sélectionné des greffons phosphonates R-P(O)(OH)2 plutôt que carboxylates R-COOH. Ce projet a donc consisté en l'élaboration de différents ligands de type acides phosphoniques comportant au moins une insaturation via une addition d'Aza-Michael. La modification de précurseurs hétéroleptiques a pu conduire à la formation de matériaux hybrides en une seule étape par le procédé sol-gel. Cette approche moléculaire « bottom-up & one pot » a permis l'obtention de nanoparticules cristallisées (pour le titane) et fonctionnalisées en surface de façon contrôlée. Ces nanomatériaux ont ensuite été évalués, seuls ou supportés sur textiles, pour l'élimination de 16 HAP (considérés prioritaires par l'agence américaine EPA). Les matériaux nanocomposites (textiles / oxyde) fonctionnalisés ont démontré les mêmes performances d'adsorption des HAPs que les poudres hybrides nano-structurés, tout en apportant l'avantage supplémentaire de traiter efficacement de plus grands volumes d'eaux pollués en un temps plus court. Enfin ces matériaux peuvent être recyclés ce qui est totalement impossible avec les matériaux carbonés usuels du type charbon actif / The subject of the thesis concerns the elaboration of new hybrid nanomaterials Mox (M=Ti, Zr)n for the elimination of PAH micro-pollutants in aqueous effluents. Taking into account the nature of such pollutants, we chose to work on organic fragments (R) mono- or poly-aromatic, which could form complexes or transfer (p-stacking) with the HAPs in solution, given that these interactions are effective in aqueous media. In order to obtain an effective and long-lasting grafting, we selected phosphonates R-P (O)(OH)2 ligands rather than carboxylates ones R-COOH. This poject thus consisted of the elaboration of different ligands of phosphonic acid containing at least one insaturation via an Aza-Michael addition. Heteroleptic molecular precursors were obtained by reaction between metallic alkoxides and various phosphonic acids, and led us hybrid nanomaterials in a single stage by sol-gel process. This molecular approach “bottom-up & one pot” allowed the obtaining of crystallized nanoparticles (for the titanium) and the control of the surface functionalization. The performances of these nanomaterialsThe performances of these nanomaterials were then tested, alone or supported on fabrics, for the elimination of HAP (considered as priority by the American agency EPA). The results of adsorption of the HAPs on the various synthesized nanomaterials show an exceptional efficiency of materials to adsorb 16 HAPs. The nanocomposite materials (textile/oxides) demonstrated the same performances of adsorption of the HAPs as the hybrid nano-structured powders, while bringing the additional benefit to treat effectively bigger volumes of waters polluted within shorter time. Finally these materials can be recycled which is totally impossible with the usual carbon materials such as activated charcoal

Une synthèse racémique organocatalytique de pyrazolines 3,5-diaryl a été développée, grâce à l'utilisation d'une guanidine comme catalyseur. Ensuite, une synthèse énantiosélective de n-boc pyrazolines 3,5-diaryl a été mise au point sous catalyse par transfert de phase, atteignant des excès énantiomériques jusqu'à 94 %. Des réactions de transprotection du groupement Boc ont permis l'accès à une variété de substituants sur l'azote N1 de la pyrazoline. Ces développements ont été exploités dans la synthèse d'une pyrazoline biologiquement active. Nous avons exploité un biopolymère chiral, le chitosane, en aminocatalyse, comme organocatalyseur hétérogène. Après mise en forme des modifications chimiques du polymère, les matériaux obtenus ont été testés dans plusieurs réactions organocatalytiques. Un excès énantiomérique de 80 % a été atteint dans une réaction d'aldolisation. Enfin, la technologie de liquide ionique supporté sur chitosane a été appliquée à divers réactions organocatalysées. / An organocatalytic racemic synthesis of 3,5-diaryl pyrazolines was developed, using guanidine as catalyst. Then, an enantioselective synthesis of N-Boc 3,5 diarylpyrazolines under phase transfer catalysis, achieving high enantiomeric excesses up to 94 %. Transprotection reactions of the Boc moiety allowed the introduction of a variety of functional groups on N1 atom of the pyrazolines ring. Finally, we applied this strategy to the synthesis of biologically active pyrazoline. Secondly, we used the chiral biopolymer chitosan in aminocatalysis, as a heterogeneous organocatalyst. We performed chemical modifications either by grafting proline, or by a benzyl moiety leading to secondary polyamines. The obtained materials were tested in different organocatalytic reactions. A 80 % enantiomeric excess has been reached for an aldolisation reaction. Finally, we applied, for the first time, the ionic liquid supported phase strategy on chitossan for aour organocatalysed reactions.

Les fluoroalcènes sont employés pour préparer des mimes de peptides. Malgré de nombreuses études réalisées dans ce domaine, la préparation d'analogues de peptides comportant une proline modifiée en position C-terminale a été très peu explorée. Ce travail de thèse est consacré à la synthèse de pyrrolidine comportant un motif fluorovinylique. La préparation de sulfones fluorées comportant un cycle pyrrolidine a été réalisée, par réaction d'aza-Michael intramoléculaire. Ce réactif permet la formation de pyrrolines par réaction de Julia modifiée, là où la réaction de Horner-Wadworth-Emmons échoue. Cette étude a été étendue à la préparation de pipéridines fluorées. Cette méthode a été appliquée avec succès à la préparation de précurseurs de peptides Pro-Ψ[CF=CH]-Xaa, peu étudiés dans la littérature. / Fluoroalkenes are used to prepare peptide mimics. In spite of numerous studies carried out in this field, the preparation of peptide analogs comprising a modified proline in the C-terminal position has been very little explored. This thesis is devoted to the synthesis of pyrrolidine with a fluorovinyl unit. The preparation of fluorinated sulfones containing a pyrrolidine ring was carried out by reaction of intramolecular aza-Michael. This reagent allows the formation of pyrrolines by modified Julia reaction, where the Horner-Wadworth-Emmons reaction fails. This study was extended to the preparation of fluorinated piperidines. This method has been successfully applied to the preparation of pro-Ψ peptide precursors [CF = CH] -Xaa, which are poorly studied in the literature.

Résumé: Dans le but de préparer des complexes de Zr pour la catalyse homogène de la polymérisation des lactides et de l’hydroamination des olefines, l’elaboration et l’optimisation d’une méthode systématique et efficace de synthèse des ligands dikétimines ayant différents substituants alkyles (R) à la position N,N’ a été realisée. Des dikétimines (nacnacRH) symétriques ont été obtenus avec une pureté de plus de 95 % et un rendement de 65 % lorsque R = Me et des rendements allant de 80 à 95 % lorsque le groupe R = n-Pr, i-Pr, i-Bu, Bu, Cy et (+)-CH(Me)Ph. La synthèse des dikétimines ayant des substituants N-alkyls différents, dite asymétriques, donne toujours un mélange statistique de trois ligands: nacnacR,R’H, nacnacR,RH et nacnacR’,R’H qui n’ont pu être separés. Seuls les dikétimines asymétriques avec un substituant N-alkyl et un autre N-aryl (nacnacR,ArH) ont été obtenus avec des rendements plus élevés que celui du mélange statistique. Par la suite, la complexation de ces ligands bidentés au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de la réactivité ont été étudiés. Les complexes de Zr de type (nacnacR)2ZrCl2 ont été obtenus par deux voies de synthèse principales: la première consiste à traiter le sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand avec les complexes neutres d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. En solution, les complexes obtenus de (nacnacR)2ZrX2 possèdent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été calculés. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2 n'est pas réactif dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue diméthylé (nacnacBn)2ZrMe2 peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. On a également observé que ce dernier n’est pas réactif dans la carbozirconation. L‘analogue diéthoxyde (nacnacBn)2Zr(OEt)2 est obtenu par échange des diméthyles avec les éthoxydes. La polymérisation du lactide avec celui-ci en tant que précurseur est relativement lente et ne peut être effectuée que dans le monomère fondu. Par conséquent, pour résoudre les problèmes rencontrés avec les complexes de zirconium (dikétiminates non-pontés), un ligand dikétimines pontés par le diaminocyclohexane, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-diméthylphényle) a été préparé. La complexation de ce ligand tetradenté au metal a été réalisée par deux voies de synthèse; la première est la réaction du sel de lithium de ce ligand avec le ZrCl4(THF)2. La deuxième est la déprotonation du ligand neutre avec le Zr(NMe2)4 et l’élimination du diméthylamine. Des complexes du type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 avec X = Cl, NMe2 ont été obtenus. Les ligands de chlorure sont dans ce cas facilement remplaçables par des éthoxydes ou des méthyles. On a observé l’activité la plus élevée jamais observée pour un complexe d’un métal du groupe 4 avec le complexe de (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 dans la polymérisation de lactide. L'étude cinétique a montré que la loi de vitesse est du premier ordre en catalyseur et en monomère et la constante de vitesse est k = 14 (1) L mol-1 s-1. L'analyse des polymères a montré l’obtention de masses moléculaires faibles et l’abscence de stéréocontrôle. La réaction de (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 avec le triflate d’argent donne le (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. Le complexe bis-triflate obtenu possède une activité catalytique elevée pour les additions du type aza-Michael. L’utilisation du R,R-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2 énantiopur comme catalyseur, dans les additions du type aza-Michael asymétriques donne le produit desiré avec un excès énantiomérique de 19%. / Abstract: In order to prepare the complexes of Zr targeted for homogeneous catalysis in polymerization of lactides and hydroamination of activated olefins, we focused on the elaboration and the optimization of a systematic and efficient method for the synthesis of diketimines ligands with a variety of substituted alkyl (R) on their position N,N'. Symmetrical diketimines (nacnacRH) were obtained with a greater than 95% purity and a yield of 65% when R = Me and yields ranging from 80 to 95% when R = nPr, iPr, iBu, Bn, and Cy (+)-CH (Me) Ph. The Synthesis of diketimines with different N-alkyl substituents, called asymmetric, always gives a statistical mixture of three ligands: nacnacR,R'H nacnacR,RH and nacnacR',R'H that made their isolation problematic. Yields greater than statistical mixtures were obtained only with asymmetric diketimines bearing N-alky and N-aryl substituents (nacnacR,ArH). Subsequently, we studied the complexation of these bidentate ligands with Zr, the characterization of these complexes and investigation of their reactivity. Zr complexes of type (nacnacRH)2ZrCl2 were obtained via two main synthetic routes: the first consists in treatment of the lithium salt of the ligand with ZrCl4. The second is the reaction of the ligand with neutral complexes of alkyl-zirconium (IV) by protonation of the alkyl coordinated. In solution, the obtained complexes (nacnacR)2ZrX2 showed dynamic behavior via a "Bailar-twist" isomerization and the activation parameters of the isomerization were calculated. Octahedral complex (nacnacBn)2ZrCl2, showed no reactivity in alkylation and carbozirconation was not possible by the exchange of alkyl with chlorides. The dimethyl analogue (nacnacBn)2ZrMe2, can be prepared by alkylation of ZrCl4 before ligand complexing. The diethoxide analogue (nacnacBn)2Zr(OEt)2 is obtained by exchange of dimethyls with ethoxides. The latter had slow reactivity in lactide polymerization under melt conditions. Consequently, to address the problems encountered with unbridged (diketiminate) zirconium complexes, a cyclohexanediyl-bridged diketiminate ligand, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-dimethylphenyl) is prepared. Complexation of the tetradentate ligand is realized via two synthetic routes; The first is reaction of the lithium salt of the ligand with ZrCl4(THF)2. The second is deprotonation of the neutral ligand with Zr(NMe2)4 and elimination of dimethylamine. Complexes of the type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 with X = Cl, NMe2 are obtained. The chloride ligands are in this case readily replaceable with ethoxides or methyls. The (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 complex showed the highest activity ever observed for any group 4 metal complex in lactide polymerization. The kinetic study showed that the rate law is first order in catalyst and monomer and the rate constant is k = 14(1) L mol−1 s−1. Analysis of the obtained polymer showed low molecular weight with no-stereocontrol. Reaction of the (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 with silver triflates yielded the (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. The obtained bis-triflate complex showed to be a highly active catalyst for aza-Michael additions. The use of the enatiopure R,R-C6H10(nacnacXyl)2Zr(OTf)2 as catalyst for asymmetric aza-Michael additions of activated olefines gave the desired product with an enantiomeric excess of 19%.

Résumé: Dans le but de préparer des complexes de Zr pour la catalyse homogène de la polymérisation des lactides et de l’hydroamination des olefines, l’elaboration et l’optimisation d’une méthode systématique et efficace de synthèse des ligands dikétimines ayant différents substituants alkyles (R) à la position N,N’ a été realisée. Des dikétimines (nacnacRH) symétriques ont été obtenus avec une pureté de plus de 95 % et un rendement de 65 % lorsque R = Me et des rendements allant de 80 à 95 % lorsque le groupe R = n-Pr, i-Pr, i-Bu, Bu, Cy et (+)-CH(Me)Ph. La synthèse des dikétimines ayant des substituants N-alkyls différents, dite asymétriques, donne toujours un mélange statistique de trois ligands: nacnacR,R’H, nacnacR,RH et nacnacR’,R’H qui n’ont pu être separés. Seuls les dikétimines asymétriques avec un substituant N-alkyl et un autre N-aryl (nacnacR,ArH) ont été obtenus avec des rendements plus élevés que celui du mélange statistique. Par la suite, la complexation de ces ligands bidentés au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de la réactivité ont été étudiés. Les complexes de Zr de type (nacnacR)2ZrCl2 ont été obtenus par deux voies de synthèse principales: la première consiste à traiter le sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand avec les complexes neutres d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. En solution, les complexes obtenus de (nacnacR)2ZrX2 possèdent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été calculés. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2 n'est pas réactif dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue diméthylé (nacnacBn)2ZrMe2 peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. On a également observé que ce dernier n’est pas réactif dans la carbozirconation. L‘analogue diéthoxyde (nacnacBn)2Zr(OEt)2 est obtenu par échange des diméthyles avec les éthoxydes. La polymérisation du lactide avec celui-ci en tant que précurseur est relativement lente et ne peut être effectuée que dans le monomère fondu. Par conséquent, pour résoudre les problèmes rencontrés avec les complexes de zirconium (dikétiminates non-pontés), un ligand dikétimines pontés par le diaminocyclohexane, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-diméthylphényle) a été préparé. La complexation de ce ligand tetradenté au metal a été réalisée par deux voies de synthèse; la première est la réaction du sel de lithium de ce ligand avec le ZrCl4(THF)2. La deuxième est la déprotonation du ligand neutre avec le Zr(NMe2)4 et l’élimination du diméthylamine. Des complexes du type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 avec X = Cl, NMe2 ont été obtenus. Les ligands de chlorure sont dans ce cas facilement remplaçables par des éthoxydes ou des méthyles. On a observé l’activité la plus élevée jamais observée pour un complexe d’un métal du groupe 4 avec le complexe de (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 dans la polymérisation de lactide. L'étude cinétique a montré que la loi de vitesse est du premier ordre en catalyseur et en monomère et la constante de vitesse est k = 14 (1) L mol-1 s-1. L'analyse des polymères a montré l’obtention de masses moléculaires faibles et l’abscence de stéréocontrôle. La réaction de (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 avec le triflate d’argent donne le (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. Le complexe bis-triflate obtenu possède une activité catalytique elevée pour les additions du type aza-Michael. L’utilisation du R,R-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2 énantiopur comme catalyseur, dans les additions du type aza-Michael asymétriques donne le produit desiré avec un excès énantiomérique de 19%. / Abstract: In order to prepare the complexes of Zr targeted for homogeneous catalysis in polymerization of lactides and hydroamination of activated olefins, we focused on the elaboration and the optimization of a systematic and efficient method for the synthesis of diketimines ligands with a variety of substituted alkyl (R) on their position N,N'. Symmetrical diketimines (nacnacRH) were obtained with a greater than 95% purity and a yield of 65% when R = Me and yields ranging from 80 to 95% when R = nPr, iPr, iBu, Bn, and Cy (+)-CH (Me) Ph. The Synthesis of diketimines with different N-alkyl substituents, called asymmetric, always gives a statistical mixture of three ligands: nacnacR,R'H nacnacR,RH and nacnacR',R'H that made their isolation problematic. Yields greater than statistical mixtures were obtained only with asymmetric diketimines bearing N-alky and N-aryl substituents (nacnacR,ArH). Subsequently, we studied the complexation of these bidentate ligands with Zr, the characterization of these complexes and investigation of their reactivity. Zr complexes of type (nacnacRH)2ZrCl2 were obtained via two main synthetic routes: the first consists in treatment of the lithium salt of the ligand with ZrCl4. The second is the reaction of the ligand with neutral complexes of alkyl-zirconium (IV) by protonation of the alkyl coordinated. In solution, the obtained complexes (nacnacR)2ZrX2 showed dynamic behavior via a "Bailar-twist" isomerization and the activation parameters of the isomerization were calculated. Octahedral complex (nacnacBn)2ZrCl2, showed no reactivity in alkylation and carbozirconation was not possible by the exchange of alkyl with chlorides. The dimethyl analogue (nacnacBn)2ZrMe2, can be prepared by alkylation of ZrCl4 before ligand complexing. The diethoxide analogue (nacnacBn)2Zr(OEt)2 is obtained by exchange of dimethyls with ethoxides. The latter had slow reactivity in lactide polymerization under melt conditions. Consequently, to address the problems encountered with unbridged (diketiminate) zirconium complexes, a cyclohexanediyl-bridged diketiminate ligand, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-dimethylphenyl) is prepared. Complexation of the tetradentate ligand is realized via two synthetic routes; The first is reaction of the lithium salt of the ligand with ZrCl4(THF)2. The second is deprotonation of the neutral ligand with Zr(NMe2)4 and elimination of dimethylamine. Complexes of the type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 with X = Cl, NMe2 are obtained. The chloride ligands are in this case readily replaceable with ethoxides or methyls. The (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 complex showed the highest activity ever observed for any group 4 metal complex in lactide polymerization. The kinetic study showed that the rate law is first order in catalyst and monomer and the rate constant is k = 14(1) L mol−1 s−1. Analysis of the obtained polymer showed low molecular weight with no-stereocontrol. Reaction of the (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 with silver triflates yielded the (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. The obtained bis-triflate complex showed to be a highly active catalyst for aza-Michael additions. The use of the enatiopure R,R-C6H10(nacnacXyl)2Zr(OTf)2 as catalyst for asymmetric aza-Michael additions of activated olefines gave the desired product with an enantiomeric excess of 19%.

Au cours de ce travail, nous avons développé des voies de synthèses convergentes et énantiosélectives en vue de préparer des analogues pyrrolidiniques des alcaloïdes de Lobelia comme nouveaux ligands des récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine. Deux familles de ligands ont été réalisées par des méthodes d’élongation mono- ou bi-directionnelle basées respectivement sur des stratégies de désymétrisation précoce ou tardive au départ du succinaldéhyde.La première partie de ce manuscrit aborde la conception d’hybrides de lobéline, nicotine et d’agonistes naturels. Ces structures originales ont été obtenues diastéréosélectivement grâce à un intermédiaire commun issu d’une élongation monodirectionnelle du succinaldéhyde. Cette voie exploitera la chimie des iminiums masqués. La mise au point de cette synthèse s’est enrichie par la découverte et la valorisation d’une nouvelle famille de ligands chimériques.La seconde partie étudie la voie d’élongation bidirectionnelle basée sur des réactions de double aza-Michael suivies de la réduction désymétrisante tardive de pyrrolidines 2,5-phénacyl méso et pseudo-méso. Cette stratégie asymétrique s’inscrit dans une démarche d’économie d’atomes et d’étapes. La perspective majeure de ce travail est l’évaluation par électrophysiologie sur différents sous-types de récepteurs à l’acétylcholine d’une sélection de ligands hybrides.Les études de RSA menées sur ces familles de composés de haute homologie structurale permettront in fine d’améliorer les modèles prédictifs décrivant les transitions allostériques des récepteurs nicotiniques à l’acétylcholine / During this PhD work, convergent and diastereoselective routes for the preparation of pyrrolidine Lobelia alkaloid analogues have been developed as novel neuronal nicotinic receptor ligands. Two families of ligands have been synthesized by a strategy of mono- or bi-directional elongation of the succinaldehyde including early or late desymmetrization process respectively.The first part of this manuscript is dedicated to the preparation of hybrids of lobeline, nicotine and other natural agonists. These original structures have been diastereoselectively obtained thanks to a common intermediate resulting of the mono-elongation of succinaldehyde. This synthetic pathway uses the chemistry of masked iminium. The development of this strategy has been enriched by the discovery and the valorisation of a new chimeric ligand family.The second part studies the “bidirectional” elongation route, based on a ring-closing double aza-Michael reaction followed by the desymmetrizing reduction of meso and pseudo-meso 2,5-diphenacyl pyrrolidines. This asymmetric strategy constitutes a step- and atom-economical approach. The major perspective of this work is the biological evaluation of selected ligands by electrophysiology made on different nAChR subtypes.The SAR studies realized on these structurally homologue ligand families could allow the improvement of the predictive molecular models describing the allosteric conformations of the nAChRs.

L’objectif de ce travail a été d’introduire des groupements fonctionnels au sein de chaînes polymère silicone pour former des assemblages supramoléculaires, dans le but de former de nouveaux matériaux. Tout d’abord, une étude approfondie de la bibliographie a permis de cerner les avantages et limitations de la réaction d’aza-Michael appliquée aux silicones. Cette étude a aussi permis d’acquérir de solides connaissances générales sur la réaction d’aza-Michael appliquée à des composés organiques aminé et de soulever des points peu ou pas traités tels que la sélectivité et la réversibilité de la réaction. Afin de comprendre et contrôler cette réaction, une étude modèle impliquant un PDMS aminé simple et l’acrylate de butyle a été réalisée. Plusieurs paramètres tels que la présence de solvants polaires protiques, de catalyseurs, ou une température élevée permettent de promouvoir la réaction. Des données cinétiques ont également mis en relief la possibilité de contrôler la sélectivité de la réaction sur un groupement amine primaire (mono- ou di-addition). Un composé 100% mono-adduit et un composé 100% di-adduit ont ainsi été synthétisé en choisissant soigneusement les paramètres expérimentaux. La réaction d’aza-Michael a ensuité été appliquée à un accepteur de Michael moins réactif, l’acide acrylique. Ce composé a la particularité de réagir instantanément et exothermiquement avec les amines par réaction acido-basique. Un déplacement de l’équilibre chimique de la réaction acido-basique vers la formation d’adduits de Michael a été rendu possible, générant ainsi des groupements zwitterioniques. Une étude approfondie de la réaction avec des amines organiques et des oligomères/polymères siliciés et aminés a été réalisée afin de déterminer la structure exacte des groupements fonctionnels obtenus et d’évaluer les propriétés visco-élastiques de tels produits. La dernière partie de ce projet a été focalisée sur l’étude et la caractérisation de ces matériaux silicones supramoléculaires s’échelonnant du liquide visco-élastique à l’élastomère silicone thermoplastique. / This PhD thesis was focused on the incorporation of functional groups onto the siloxane polymer backbone such that supramolecular assemblies are formed, in order to prepare new supramolecular silicone materials. First, an in-depth review of the aza-Michael reaction applied to silicon-containing compounds was realized, highlighting the whole potential of this addition reaction. The aza-Michael reaction applied to organic amines was thoroughly analyzed in order to emphasize some open issues such as selectivity or retro-aza-Michael reaction. In order to understand and master the aza-Michael reaction, a model reaction involving a bis-(3-aminopropyl)-terminated PDMS and butylacrylate was then fully investigated. Operating parameters such as protic polar solvents, catalysts or temperature allow promoting the reaction rate. Kinetic data showed that the selectivity towards the main formation of mono- or di-adduct can be controlled by carefully selecting the solvent nature and content. The syntheses of 100% mono- and 100% di-adduct compounds was succesfully achieved. The aza-Michael reaction was then applied to a less reactive Michael acceptor, i.e. acrylic acid. This unsaturated organic acid reacts instantaneously with amines by acid-base reaction leading to the formation of ionic pairs. This acid-base equilibrium is then shifted in the forward direction allowing the synthesis of zwitterionic groups by aza-Michael. The aza-Michael reaction of this peculiar Michael acceptor was thoroughly investigated both with simple organic amines and aminosilicone oligomers and polymers in order to elucidate the structures and to evaluate the rheological properties. Finally, supramolecular silicone materials bearing zwitterionic-like groups were prepared leading to supramolecular materials with properties ranging from visco-elastic liquids to thermoplastic silicone elastomers.

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à développer des voies de synthèse convergentes et diastéréosélectives en vue de préparer des analogues pyrrolidiniques des alcaloïdes de Lobelia comme nouveaux ligands des récepteurs nicotiniques centraux à l'acétylcholine. Ainsi, nous avons mis au point une méthode " bidirectionnelle " basée sur des réactions de double aza-Michael et donnant accès à des pyrrolidines 2,5-disubstituées. Une étude de réactivité a également été mené afin d'améliorer la chimiosélectivité des différents processus réactionnels impliquant des réactions d'aza-Michael dans des séquences de cyclisation tandem. Dans un second temps, nous avons décrit une voie dite " d'élongation monodirectionnelle " permettant d'accéder à des 2,5-trans-pyrrolidines énantiopures. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit aborde une étude prospective de réductions désymétrisantes pour la synthèse d'homologues pyrrolidiniques de la lobéline.