Ces travaux de thèse portent sur le développement de catalyseurs à base de ligands carbène N-hétérocycliques dérivés de fer et de nickel, deux métaux de transition abondants, pour les réactions de hydrosilylation et de borylation. Le premier chapitre porte sur les travaux réalisés à l’aide de complexes de fer du type [Cp(NHC)Fe(CO)₂][X] (X = I, PF₆) possédant des ligands de type benzimidazole ou imidazole et leur évaluation en hydrosilylation de dérivés carbonylés. Le deuxième chapitre traite de l’utilisation de complexes demi-sandwichs de nickel du type CpNi(NHC) en hydrosilylation d’aldéhydes, de cétones, d’aldimines et de cétimines. Enfin le troisième chapitre est consacré à la réaction de borylation catalysée par des complexes de nickel demi-sandwich CpNi(triazole)X et des complexes de nickel possédant deux ligands chélatants anioniques de type carbene N-hétérocyclique fonctionnalisé par un bras amido. / The research work described in this manuscript has for main objective the development of new homogeneous catalytic systems based on N-heterocyclic carbene (NHC) iron and nickel complexes for hydrosilyation and borylation reactions. The first chapter describes the use of [Cp(NHC)Fe(CO)₂][X] (X = I, PF₆) complexes bearing benzimidazole or imidazole NHC type ligands for hydrosilylation of benzaldehyde and acetophenone. In a second chapter, we have shown that half-sandwich NHC-nickel complexes in the presence of a catalytic amount of NaHBEt3 can be efficient catalysts for the reduction of aldehydes, ketones, aldimines and ketimines in the presence of diphenylsilane. In the last chapter, two new series of non-classical NHC-nickel triazole complexes had been developed: (i) one series with half sandwich NHC-nickel triazole complexes and (ii) another one based on chelating anionic amido-functionalized N-heterocyclic carbene nickel complexes. The two series of complexes were then evaluated in catalytic borylation cross coupling reaction.

As key components of flexible organic electronics, the synthesis of polythiophenes via less toxic and more cost-effective routes is demanded. An efficient synthetic route for the production of thienyl-containing homopolymers and copolymers has been developed. The synthetic approach consists of: i) the synthesis in high yield and high purity of thienyl borane monomers protected with N-methyliminodiacetic acid (MIDA) via C-H electrophilic borylation. This reaction uses a combination of inexpensive reagents BCl3, AlCl3, and 2,6-dichloropyridine (Cl2Py) for the regioselective electrophilic aromatic substitution of thiophenes, followed by addition of a second aprotic amine pre-esterification to reduce the Brønsted acidity of the reaction mixture. In situ esterification provided the desired thienyl MIDA boronateester monomers in one-pot at room temperature. ii) Subsequent Suzuki-Miyaura polymerisation of the synthesised monomers to produce well defined thienyl containing pie-conjugated polymers in high molecular weight and high yields. Key reaction parameters for successful Suzuki-Miyaura polymerisation of thienyl-derived MIDA boronate esters under mild temperatures (i.e., 55 °C in THF) were found: a) an optimal monomer:H2O:base ratio, which enables controlled hydrolysis of the BMIDA moiety into its corresponding boronic acid at appropriate rates for high fidelity polymerisation. b) Nature of the base, where K3PO4 provided the best results for production of homopolymers (e.g., rr-P3HT), or KOH which gave excellent results for the formation of copolymers across a range of electronically different comonomers (e.g., pCPDT-BT). Thus, it is demonstrated that the approach is a general strategy for the highly efficient production of thienyl containing pie-conjugated regioregular, regiosymmetric and Donor-Acceptor polymers.

The main focus of this thesis has been directed towards preparation and oxidative carbocyclization of en-, dien- and aza-enallenes. In the first part of this thesis, a stereoselective oxidative carbocyclization of dienallenes was realized. By employing cheap and readily available palladium trifluoroacetate we were able to efficiently cyclize a variety of dienallenes into hydroxylated carbocycles in high yield and high selectivity. This oxidative process was compatible with two different reoxidation protocols: one relying on p-benzoquinone (BQ) as the oxidant and the other employing molecular oxygen as the oxidant. In the second part of the thesis the carbocyclization methodology was extended to include carbocyclization of aza-enallenes. This was achieved in two distinct steps. First, a copper-catalyzed coupling of allylic sulfonamides with bromoallenes was developed, giving access to the corresponding aza-enallenes. Subjecting these substrates to catalytic amounts of palladium acetate, along with BQ as the oxidant, rendered N-heterocycles in good yield. The reactivity of these N-heterocycles towards activated dienophiles was later exploited in a tandem (aerobic) oxidative carbocyclization/Diels-Alder reaction. The third topic involves efficient oxidative arylative/borylative carbocyclization of enallenes. These reactions, catalyzed by palladium acetate, relies on transmetallation of a (σ-alkyl)palladium(II) intermediate with diboranes or arylboronic acids. With this novel methodology we were able to obtain an array of arylated or borylated carbocycles, as single diastereomers, in high yield. Finally, we developed a palladium(II)-catalyzed cyclization of allylic carbamates. This mild, operationally simple, and scalable catalytic reaction opens up access to an array of oxazolidinones in high yield and excellent diastereoselectivity. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 6: Manuscript.</p>

This thesis is focused on the development of new palladium and copper- mediated reactions for functionalization of alkenes and propargylic alcohol derivatives. The synthetic utility of the 1,2-diborylated butadienes synthesized in one of these processes has also been demonstrated. We have developed an efficient procedure for the synthesis of allenyl boronates from propargylic carbonates and acetates. This was achieved by using a bimetallic system of palladium and copper or silver as co-catalyst. The reactions were performed under mild conditions for the synthesis of a variety of allenyl boronates. Furthermore, the synthesis of 1,2-diborylated butadienes was achieved with high diastereoselectivity from propargylic epoxides. The reactivity of the 1,2-diborylated butadienes with aldehydes was studied. It was found that the initial allylboration reaction proceeds via an allenylboronate intermediate. The allenylboronate reacts readily with an additional aldehyde to construct 2-ethynylbutane-1,4-diols with moderate to high diastereoselectivity. We have also studied the copper-mediated trifluoromethylation of propargylic halides and trifluoroacetates. It was also shown that a transfer of chirality occurred when an enantioenriched starting material was used. In the last part of the thesis, we have described a method for palladium-catalyzed functionalization of allylic C-H bonds for the selective synthesis of allylic silanes. The protocol only works under highly oxidative conditions which suggest a mechanism involving high oxidation state palladium intermediates. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 1: Accepted.</p>

Face à l'apparition alarmante et continue de résistance massive des bactéries à l'arsenal actuel d'antibiotiques, la recherche de nouveaux agents antibactériens est actuellement un enjeu sociétal de tout premier ordre. Bien que connus depuis plus de 50 ans, les thiopeptides antibiotiques suscitent actuellement un très fort regain d'intérêt de la communauté scientifique internationale en raison de leurs propriétés antibactériennes remarquables, notamment contre les staphylococcus areus résistants à la méthiciline et les enterococci résistants à la vancomycine, impliquées dans de nombreuses infections qui engagent la vie des patients, et qui s'exercent de façon très intéressante selon deux modes d'action d'inhibition de la synthèse protéique originaux et encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Le travail développé s'inscrit dans ce programme international de valorisation pharmacologique qui repose pour une grande part sur le développement d'approches synthétiques rapides et modulables. Le projet a été centré en particulier sur la conception et la mise en oeuvre de nouveaux plans de synthèse des unités centrales di- ou trithiazolylpyridines, appelées coeurs hétérocycliques, communs à de nombreux thiopeptides de la série d et qui représentent les principaux défis synthétiques. Dans le cadre d'un programme de recherche du laboratoire ciblé sur l'étude de nouvelles méthodes de fonctionnalisation directe d'aromatiques et d'hétérocyclique, un premier travail méthodologique d'étude de la fonctionnalisation directe dans deux séries structurellement représentatives, thiazole-4-carboxylate et 2-cétothiazole, a été réalisé. Ainsi, une nouvelle méthodologie originale d'hétéroarylation directe pallado-catalysée régioselective du thiazole-4-carboxylate de tert-butyle avec une large gamme d'halogéno(hétéro)aromatiques a été développée avec succès. Une seconde méthodologie originale d'hétéroarylation directe de 4-bromo-2-cétothiazoles selon une séquence réactionnelle de boroylation pallado-catalysée suivie d'un couplage de Suzuki-Miyaura (BSC) a également été développée. Un second travail a porté sur l'exploitation des deux méthodologies de fonctionnalisation directe en série thiazolique développées et associées à la méthodologie de construction thiazolique de Hantzsch pour proposer et mettre en oeuvre un nouveau plan de synthèse expéditif et général d'accès aux coeurs hétérocycliques communs à une grande majorité des thiopeptides de la série d basé sur la fonctionnalisation séquencée d'un précurseur pyridinique aisément accessible. En particulier, la stratégie envisagée a permis, à partir des esters 5-bromopicolinates, la préparation tout d'abord d'un analogue thiazolique du coeur hétérocyclique des sulfomycines puis celle des coeurs hétérocycliques des micrococcines et des amithiamicynes.

Face à l’apparition alarmante et continue de résistance massive des bactéries à l’arsenal actuel d’antibiotiques, la recherche de nouveaux agents antibactériens est actuellement un enjeu sociétal de tout premier ordre. Bien que connus depuis plus de 50 ans, les thiopeptides antibiotiques suscitent actuellement un très fort regain d’intérêt de la communauté scientifique internationale en raison de leurs propriétés antibactériennes remarquables, notamment contre les staphylococcus areus résistants à la méthiciline et les enterococci résistants à la vancomycine, impliquées dans de nombreuses infections qui engagent la vie des patients, et qui s’exercent de façon très intéressante selon deux modes d’action d’inhibition de la synthèse protéique originaux et encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Le travail développé s’inscrit dans ce programme international de valorisation pharmacologique qui repose pour une grande part sur le développement d’approches synthétiques rapides et modulables. Le projet a été centré en particulier sur la conception et la mise en oeuvre de nouveaux plans de synthèse des unités centrales di- ou trithiazolylpyridines, appelées coeurs hétérocycliques, communs à de nombreux thiopeptides de la série d et qui représentent les principaux défis synthétiques. Dans le cadre d’un programme de recherche du laboratoire ciblé sur l’étude de nouvelles méthodes de fonctionnalisation directe d’aromatiques et d’hétérocyclique, un premier travail méthodologique d’étude de la fonctionnalisation directe dans deux séries structurellement représentatives, thiazole-4-carboxylate et 2-cétothiazole, a été réalisé. Ainsi, une nouvelle méthodologie originale d’hétéroarylation directe pallado-catalysée régioselective du thiazole-4-carboxylate de tert-butyle avec une large gamme d’halogéno(hétéro)aromatiques a été développée avec succès. Une seconde méthodologie originale d’hétéroarylation directe de 4-bromo-2-cétothiazoles selon une séquence réactionnelle de boroylation pallado-catalysée suivie d’un couplage de Suzuki-Miyaura (BSC) a également été développée. Un second travail a porté sur l’exploitation des deux méthodologies de fonctionnalisation directe en série thiazolique développées et associées à la méthodologie de construction thiazolique de Hantzsch pour proposer et mettre en oeuvre un nouveau plan de synthèse expéditif et général d’accès aux coeurs hétérocycliques communs à une grande majorité des thiopeptides de la série d basé sur la fonctionnalisation séquencée d’un précurseur pyridinique aisément accessible. En particulier, la stratégie envisagée a permis, à partir des esters 5-bromopicolinates, la préparation tout d’abord d’un analogue thiazolique du coeur hétérocyclique des sulfomycines puis celle des coeurs hétérocycliques des micrococcines et des amithiamicynes. / Facing the alarmist and constant emergence of novel resistances of bacteria to the current arsenal of antibiotics, the research of novel antibacterial agents is of main importance in our modern society. Though being well-known since 50 years, the thiopeptide family display a high renewed of interest due to their high antibacterial properties against the Gram-positive bacteria, including the multi-drugs resistant staphylococcus areus strains (MRSA) and vancomycinresistant enterococci (VRE), through interestingly two original modes of action of the inhibition of the protein synthesis, yet unexploited by human therapeutics. The present work takes part of the current active international research program of pharmalogical valorisation of thiopeptides as novel human antibacterial therapeutics and one of the major points is the development of innovative and versatile synthetic approaches. Toward this direction, the project is mainly based upon the design of original synthetic strategy to the most synthetically challenging di- or trithiazolypyridines heterocyle cores of thiopeptide of serie d. In the course of a current research program on the development of metallo-catalyzed direct C-H(X) functionnalization in heteroaromatics series, the first part of this work had been focused on the setting of two innovative direct C-H(X) functionnalization methodologies in two structurally representative scaffolds, thiazole-4-carboxylate and 2- ketothiazoles. Thus, the direct regioselective C-H heteroarylation of thiazole-4-carboxylate as well as the direct C-Br heteroarylation of 4-bromo-2-ketothiazole through a boroylation Suzuki coupling sequence (BSC) have been examined. The last part of the work has been focused on the use of both novel direct C-H(Br) functionalization methodologies in thiazole series combined with the Hantzsch thiazole synthesis to propose a novel general and versatile synthetic approach toward the common heterocyclic cores of several thiopeptides of serie d through a pyridine modulation strategy from a ready available pyridine precursor. In particular, the novel developed strategy has been sucessfully applied to the preparation of the sulfomycinamate thio-analog as well as the heterocyclic cores of micrococcins and amithiamycins.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第22455号 / 工博第4716号 / 新制||工||1737(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科材料化学専攻 / (主査)教授 中尾 佳亮, 教授 松原 誠二郎, 教授 杉野目 道紀 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第22663号 / 工博第4747号 / 新制||工||1742(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻 / (主査)教授 杉野目 道紀, 教授 村上 正浩, 教授 大江 浩一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第20584号 / 工博第4364号 / 新制||工||1678(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻 / (主査)教授 杉野目 道紀, 教授 吉田 潤一, 教授 大江 浩一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

Boronic acids are attractive synthetic intermediates and have been shown to be effective as inhibitors of various enzymes. In this project, the overarching goal is the selective inhibition of a protease present in the mitochondria known as human ClpXP. To study the potential selective inhibition of Human ClpXP using N-terminal peptidic boronic acid, we have designed a synthetic scheme that includes?-borylation of °,?-unsaturated carbonyl compounds using Cu(I) as catalyst, °-alkylation, saponification/hydrogenation, amidation, and oxidative removal of pinacolyl group with sodium periodate. A simple amidoboronic acid was also synthesized for stability studies. This compound, synthesized in 44% overall yield, could be used as a surrogate for N-terminal peptidic boronic acid to provide basic understanding of the stability of more elaborate N-terminal peptidic boronic acids. During the synthesis of this compound, published deprotection methods were not suitable to deprotect the pinacol group. A two-step protocol for pinacolyl boronic ester deprotection via a diethanolamine protected intermediate was successfully developed with the advantages of mild reaction conditions, tolerance to various functional groups, short reaction time and ease of product isolation. The current results will be useful for the deprotection of other boronic esters, such as pinanediol protected compounds, which are being used extensively in stereoselective synthesis. / Master of Science