O primeiro capítulo desta tese é dedicado aos estudos que visaram à aplicação da biocatálise na síntese de γ-butirolactonas quirais. Inicialmente investigou-se a preparação de fenilseleno-γ-butirolactonas quirais, através da resolução cinética enzimática dos fenilseleno-γ-hidróxi ésteres correspondentes. Através desta estratégia, ambos os enantiômeros da fenilseleno-γ-butirolactona foram preparados em excessos enantioméricos razoáveis. Ainda no primeiro capítulo é demonstrado o potencial sintético do (R)-3-(5-oxotetraidro-2-furanil)-propanoato de benzila, obtido através de uma enantiolactonização catalisada por PPL na etapa chave. Este intermediário quiral foi utilizado com sucesso na síntese enantiosseletiva da (R)- e da (S)-y-jasmolactona, aromatizantes de interesse industrial, além de ambos enantiômeros da (7Z)-7,15-hexadecadien-4-oIida, feromônio sexual da \"Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea\" . A segunda parte deste trabalho foi efetuada na Universidade da Califórnia, EUA, sob a orientação do professor Bruce H. Lipshutz, durante o período de novembro de 2003 a outubro de 2004. Dois novos reagentes foram desenvolvidos e aplicados com sucesso na preparação estereosseletiva de polienos conjugados com estrutura análoga a da vitamina A . / The first chapter of this thesis is dedicated to the studies on the application of biocatalysis in the synthesis of chiral γ-butyrolactones. We started investigating the preparation of phenylselanyl-γ-butyrolactones through the kinetic enzymatic resolution of the corresponding phenylselanyl-γ-hydroxyesters. By using this strategy both enantiomers of phenylselanyl-γ-butyrolactone were prepared in reasonable enantiomeric excesses . In the first chapter is also demonstrated the synthetic potential of benzyl 3[(R)-tetrahydro-5-oxofuran-2-yl] propanoate, obtained through a PPL catalyzed enantiolactonization in the key step. This chiral intermediate was successfully applied in the enantioselective synthesis of (R)- and (S)-γ-jasmolactone, flavors that find industrial use, and both enantiomers of (7Z)-7,15-hexadecadien-4-olide, the sex pheromone of Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea. The second part of this work was carried out at University of California, USA, between November 2003 and October 2004, under supervision of Professor Bruce H. Lipshutz. Two new reagents were developed and successfully applied in the stereoselective synthesis of conjugated polienes analogs to vitamin A .

O primeiro capítulo desta tese é dedicado aos estudos que visaram à aplicação da biocatálise na síntese de γ-butirolactonas quirais. Inicialmente investigou-se a preparação de fenilseleno-γ-butirolactonas quirais, através da resolução cinética enzimática dos fenilseleno-γ-hidróxi ésteres correspondentes. Através desta estratégia, ambos os enantiômeros da fenilseleno-γ-butirolactona foram preparados em excessos enantioméricos razoáveis. Ainda no primeiro capítulo é demonstrado o potencial sintético do (R)-3-(5-oxotetraidro-2-furanil)-propanoato de benzila, obtido através de uma enantiolactonização catalisada por PPL na etapa chave. Este intermediário quiral foi utilizado com sucesso na síntese enantiosseletiva da (R)- e da (S)-y-jasmolactona, aromatizantes de interesse industrial, além de ambos enantiômeros da (7Z)-7,15-hexadecadien-4-oIida, feromônio sexual da \"Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea\" . A segunda parte deste trabalho foi efetuada na Universidade da Califórnia, EUA, sob a orientação do professor Bruce H. Lipshutz, durante o período de novembro de 2003 a outubro de 2004. Dois novos reagentes foram desenvolvidos e aplicados com sucesso na preparação estereosseletiva de polienos conjugados com estrutura análoga a da vitamina A . / The first chapter of this thesis is dedicated to the studies on the application of biocatalysis in the synthesis of chiral γ-butyrolactones. We started investigating the preparation of phenylselanyl-γ-butyrolactones through the kinetic enzymatic resolution of the corresponding phenylselanyl-γ-hydroxyesters. By using this strategy both enantiomers of phenylselanyl-γ-butyrolactone were prepared in reasonable enantiomeric excesses . In the first chapter is also demonstrated the synthetic potential of benzyl 3[(R)-tetrahydro-5-oxofuran-2-yl] propanoate, obtained through a PPL catalyzed enantiolactonization in the key step. This chiral intermediate was successfully applied in the enantioselective synthesis of (R)- and (S)-γ-jasmolactone, flavors that find industrial use, and both enantiomers of (7Z)-7,15-hexadecadien-4-olide, the sex pheromone of Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea. The second part of this work was carried out at University of California, USA, between November 2003 and October 2004, under supervision of Professor Bruce H. Lipshutz. Two new reagents were developed and successfully applied in the stereoselective synthesis of conjugated polienes analogs to vitamin A .

Streptomycetes são bactérias filamentosas Gram-positivas bastante conhecidas pela capacidade de produzir uma grande variedade de metabólitos secundários e substâncias biologicamente ativas. Essas atividades são controladas por alguns compostos de baixo peso molecular, denominados butirolactonas autoreguladoras. A maioria desses compostos com propriedades autoreguladoras possuem como característica estrutural comum a presença de um esqueleto g-butirolactônico 2,3-dissubstituído, mas mostram pequenas diferenças estruturais na cadeia lateral. Essas moléculas, cujas estruturas são mostradas abaixo, são classificadas nos tipos: virginiae butanolidas (VB) A-E, fatores de Gräfe, butanolida IM-2, o fator-I e o fator-A. Neste trabalho foram desenvolvidos estudos visando testar um novo caminho sintético para a obtenção de análogos do fator-A e, através da redução enantiosseletiva da carbonila da cadeia lateral dos compostos obtidos, seria possível sintetizar também as outras butirolactonas autoreguladoras. Inicialmente, o intermediário necessário para a síntese dos compostos desejados foi preparado através de uma reação de transesterificação, a qual foi amplamente estudada. Em seguida, uma reação de ciclização intramolecular deste intermediário daria origem aos análogos do fator-A de interesse. Entretanto, após várias tentativas empregando diferentes condições reacionais, não foi possível obter tais compostos. Com intuito de explicar e confirmar os resultados experimentais obtidos realizou-se cálculos teóricos que possibilitaram concluir este estudo de maneira apropriada. Outras duas abordagens sintéticas para a preparação de análogos do fator-A foram também desenvolvidas e testadas. No entanto, apresentaram dificuldades no decorrer da execução e, consequentemente, não forneceram resultados promissores. Então, um novo estudo de reações químicas, baseado em um método de síntese de butirolactonas através de uma reação intermolecular, foi desenvolvido. Esta nova estratégia sintética possibilitaria a obtenção de análogos do fator-A em apenas 3 etapas, constituindo-se de uma reação de abertura de um anel oxirano, seguida de uma reação de ozonólise e de uma redução seletiva de um grupo aldeído. Os diferentes substituintes presentes nos epóxidos testados apresentaram efeitos bastante distintos, os quais foram mais bem entendidos com o auxílio de cálculos teóricos. A obtenção, com 52% de rendimento, da butirolactona desejada, um produto intermediário contendo uma olefina terminal em uma das cadeias laterais, demonstra o sucesso desta nova estratégia sintética. Entretanto, com os reagentes utilizados até o momento, a reação de ozonólise que forneceria o aldeído desejado não apresentou resultados satisfatórios. Provavelmente, a dificuldade encontrada nesta etapa está relacionada com a volatilidade, a solubilidade em água e/ou a degradação do aldeído formado, tornando difícil o seu isolamento. No entanto, como esse tipo de reação já foi descrito com sucesso na literatura empregando-se K2OsO4, N-óxido de N-metilmorfolina (NMO) e NaIO4 como reagentes da reação de clivagem da dupla ligação olefínica, temos a convicção de que o nosso objetivo será alcançado em breve com as modificações das condições reacionais e/ou dos reagentes necessários para efetuar com sucesso essa última etapa. / Streptomycetes are Gram-positive filamentous bacteria well known for the ability to produce a wide variety of secondary metabolites and biologically active substances. These activities are controlled by low-molecular-weight compounds called butyrolactone autoregulators. The greater number of these compounds with autoregulators properties have as common characteristic a 2,3-disubstituted-g-butyrolactone sketeton, but show minor structural differences in the side chain. These molecules, whose structures are shown below, are classified following the types: virginiae butanolides (VB) A-E, Gräfe\'s factors, IM-2 butanolide, I-factor and A-factor. In this work, studies were developed with aim to test a new synthetic pathway to obtain A-factor analogous, which by enantioselective reduction of the carbonyl group of the side chain can be converted into others butyrolactone autoregulators. First of all, the necessary intermediary for the synthesis of the desired compounds was prepared by a transesterification reaction, which was widely studied. After that, an intramolecular cyclization reaction of this intermediary could to produce the A-factor analogous. However, after several attempts employing different reactional conditions, the desired compounds were not obtained. Theoretical calculation was realized as an attempt to explain the experimental results obtained and should possible to conclude this study adequately. Two other two synthetic approaches for the preparation A-factor analogous were developed and tested, but the results were not good enough. Thus, a new study based on a method of intermolecular synthesis of butyrolactones was developed. This new synthetic strategy would allow to obtain the A-factor in only 3 steps: a reaction of oxirane ring opening, followed by an ozonolysis reaction and a selective reduction of an aldehyde group. The different groups present in the epoxides tested showed different effects, which were better understood with the aid of theoretical calculation. The attainment of the desired butyrolactone with 52% yield, a product containing a terminal olefin, confirm the success of this new synthetic strategy. However, up to this moment, the ozonolysis reaction was not giving good results. The difficulty for this step is probably associated with the volatileness, the high solubility in water and/or the degradation of the aldehyde formed, making difficult its isolation. However, as this type of reaction is already reported in the literature employing the reagents K2OsO4, N-methylmorpholine N-oxide (NMO) and NaIO4 to cleave the terminal double, we have the conviction that our aim could be accomplished with modifications on the reactional conditions and/or of the reagents which are necessary to realize with success this final step.

Bactérias do gênero Streptomyces produzem diversos tipos de butirolactonas, cujos exemplos importantes são o cyclophostin, os compostos da família cyclipostin e as -butirolactonas autorreguladoras. O cyclophostin é um potente inibidor da enzima acetilcolinesterase, os compostos da família cyclipostin são inibidores de lipases, enquanto que as -butirolactonas autorreguladoras estimulam a produção de antibióticos em culturas de bactérias do gênero Streptomyces. Neste trabalho foram realizados estudos para a obtenção de derivados do cyclophostin e de derivados das -butirolactonas autorreguladoras. Para isso foram propostos dois planejamentos sintéticos mostrados nos esquemas 8 e 10 (Seção: III. Planejamento Sintético). Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 8 tiveram como etapa chave uma reação de Barbier entre a butenolida 43, diversos aldeídos e um metal (zinco ou índio), em meio aquoso. Apesar dessa reação ser bem conhecida, em nenhum dos testes realizados foram obtidos os compostos de interesse, sendo que o principal produto obtido foi o composto 56, proveniente da redução da butenolida 43. Diante disso, foi proposta uma explicação para esses resultados com foco em possíveis mecanismos para a reação de Barbier, comparando com substratos similares a butenolida 43 que foram utilizados com sucesso na reação de Barbier. Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 10 forneceram resultados satisfatórios. A reação entre o monóxido de butadieno e diferentes -cetoésteres possibilitou a obtenção de -butirolactonas 2,3-dissubstituídas na forma de um único diastereoisômero e -butirolactonas 2,4-dissubstituídas na forma de mistura de diastereoisômeros (mostradas na Tabela 7). Através das análises de NOEDiff-RMN, juntamente com dados da literatura e cálculos computacionais das constantes de acoplamento, foi possível determinar a configuração relativa dos grupos substituintes das -butirolactonas 2,3-dissubstituídas como sendo trans. Com três -butirolactonas 2,3-dissubstituídas foram realizadas reações de ozonólise, com clivagem redutiva do ozonídeo por boro-hidreto de sódio, fornecendo três compostos na forma de misturas de diastereoisômeros com estruturas análogas ao IM-2 e às virginiae butanolidas (mostrados na Tabela 8). Com a -butirolactona 54a foi realizada a formação do enol-fosfato 55a, utilizando dietil-clorofosfato como agente de fosforilação (reação mostrada no Esquema 23). Com este composto foram realizadas reações de ozonólise, utilizando boro-hidreto de sódio ou sulfeto de dimetila para a clivagem do ozonídeo, porém em nenhuma dessas tentativas foram obtidos resultados satisfatórios (reação mostrada no Esquema 24). Outras tentativas foram realizadas com intuito de obter derivados do cyclophostin utilizando outros materiais de partidas, porém todas as tentativas falharam, seja na etapa de ozonólise ou na etapa de ciclização para a formação do esqueleto de enol-fosfato cíclico presente no cyclophostin. Apesar dos resultados insatisfatórios descritos acima, alguns intermediários obtidos foram submetidos a um ensaio biológico em que foi monitorada a produção do antibiótico nigericina em culturas de actinobactérias do gênero Streptomyces. Nesse ensaio biológico foram obtidos resultados satisfatórios, sendo que alguns compostos estimularam a produção do antibiótico nigericina, outros inibiram e outros não mostraram efeitos significativos, indicando a existência de uma relação estrutura-atividade dos compostos testados. / Bacteria of the genus Streptomyces produce many kinds of butyrolactones; e.g., cyclophostin, compounds belonging to the cyclipostin family, and -butyrolactones autoregulators. Cyclophostin is a potent inhibitor of the enzyme acetylcholinesterase, the compounds of the cyclipostin family inhibit lipases, and -butyrolactones autoregulators stimulate antibiotics production in bacterial cultures of the genus Streptomyces. This work aimed to obtain cyclophostin derivatives and -butyrolactones autoregulators derivatives via two proposed synthesis designs as illustrated in schemes 8 and 10 (Section: III. Synthetic Planning). The key step in the design shown in scheme 8 consisted of a Barbier reaction between butenolide 43, several aldehydes, and a metal (zinc or indium), in aqueous medium. Although this reaction has long been known, the tests performed here did not afford any of the target compounds. The main product was compound 56, arising from the reduction of butenolide 43. An explanation for the results was proposed on the basis of possible mechanisms for the Barbier reaction and of comparison with similar compounds of butenolide 43, which have been successfully used in the Barbier reaction. Studies carried out according to the synthesis design presented in scheme 10 provided satisfactory results. The reaction between butadiene monoxide and various -ketoesters furnished 2,3-disubstituted--butyrolactones as a single diastereoisomer and 2,4-disubstituted--butyrolactones as a mixture of diastereoisomers (shown in Table 7). NOEDiff-NMR analysis together with literature data and computer calculations of coupling constants helped to determine the relative configuration of the 2,3-disubstituted--butyrolactones substituent groups as trans. Three 2,3-disubstituted--butyrolactones ozonolysis reactions were conducted by reductive cleavage of the ozonide with sodium borohydride, which afforded three compounds as diastereoisomers mixtures bearing structures analogous to those of IM-2 and virginiae butanolides (shown in Table 8). Reaction of -butyrolactone 54a with diethyl chlorophosphate as phosphorylating agent produced the enol-phosphate 55a (reaction shown in Scheme 23). Ozonolysis reactions of this compound using sodium borohydride or dimethyl sulfide to cleave the ozonide did not provide satisfactory results (reaction shown in Scheme 24). Other attempts to achieve cyclophostin derivatives using different starting materials failed during the ozonolysis step or the cyclization to form the cyclic enol-phosphate skeleton present in cyclophostin. Despite the poor results described above, some of the intermediates were submitted to a biological assay to monitor production of the antibiotic nigericin in Streptomyces actinomycetes cultures. Some of the tested compounds stimulated, others inhibited, and others did not affect nigericin production, indicating existence of a structure-activity relationship.

Streptomycetes são bactérias filamentosas Gram-positivas bastante conhecidas pela capacidade de produzir uma grande variedade de metabólitos secundários e substâncias biologicamente ativas. Essas atividades são controladas por alguns compostos de baixo peso molecular, denominados butirolactonas autoreguladoras. A maioria desses compostos com propriedades autoreguladoras possuem como característica estrutural comum a presença de um esqueleto g-butirolactônico 2,3-dissubstituído, mas mostram pequenas diferenças estruturais na cadeia lateral. Essas moléculas, cujas estruturas são mostradas abaixo, são classificadas nos tipos: virginiae butanolidas (VB) A-E, fatores de Gräfe, butanolida IM-2, o fator-I e o fator-A. Neste trabalho foram desenvolvidos estudos visando testar um novo caminho sintético para a obtenção de análogos do fator-A e, através da redução enantiosseletiva da carbonila da cadeia lateral dos compostos obtidos, seria possível sintetizar também as outras butirolactonas autoreguladoras. Inicialmente, o intermediário necessário para a síntese dos compostos desejados foi preparado através de uma reação de transesterificação, a qual foi amplamente estudada. Em seguida, uma reação de ciclização intramolecular deste intermediário daria origem aos análogos do fator-A de interesse. Entretanto, após várias tentativas empregando diferentes condições reacionais, não foi possível obter tais compostos. Com intuito de explicar e confirmar os resultados experimentais obtidos realizou-se cálculos teóricos que possibilitaram concluir este estudo de maneira apropriada. Outras duas abordagens sintéticas para a preparação de análogos do fator-A foram também desenvolvidas e testadas. No entanto, apresentaram dificuldades no decorrer da execução e, consequentemente, não forneceram resultados promissores. Então, um novo estudo de reações químicas, baseado em um método de síntese de butirolactonas através de uma reação intermolecular, foi desenvolvido. Esta nova estratégia sintética possibilitaria a obtenção de análogos do fator-A em apenas 3 etapas, constituindo-se de uma reação de abertura de um anel oxirano, seguida de uma reação de ozonólise e de uma redução seletiva de um grupo aldeído. Os diferentes substituintes presentes nos epóxidos testados apresentaram efeitos bastante distintos, os quais foram mais bem entendidos com o auxílio de cálculos teóricos. A obtenção, com 52% de rendimento, da butirolactona desejada, um produto intermediário contendo uma olefina terminal em uma das cadeias laterais, demonstra o sucesso desta nova estratégia sintética. Entretanto, com os reagentes utilizados até o momento, a reação de ozonólise que forneceria o aldeído desejado não apresentou resultados satisfatórios. Provavelmente, a dificuldade encontrada nesta etapa está relacionada com a volatilidade, a solubilidade em água e/ou a degradação do aldeído formado, tornando difícil o seu isolamento. No entanto, como esse tipo de reação já foi descrito com sucesso na literatura empregando-se K2OsO4, N-óxido de N-metilmorfolina (NMO) e NaIO4 como reagentes da reação de clivagem da dupla ligação olefínica, temos a convicção de que o nosso objetivo será alcançado em breve com as modificações das condições reacionais e/ou dos reagentes necessários para efetuar com sucesso essa última etapa. / Streptomycetes are Gram-positive filamentous bacteria well known for the ability to produce a wide variety of secondary metabolites and biologically active substances. These activities are controlled by low-molecular-weight compounds called butyrolactone autoregulators. The greater number of these compounds with autoregulators properties have as common characteristic a 2,3-disubstituted-g-butyrolactone sketeton, but show minor structural differences in the side chain. These molecules, whose structures are shown below, are classified following the types: virginiae butanolides (VB) A-E, Gräfe\'s factors, IM-2 butanolide, I-factor and A-factor. In this work, studies were developed with aim to test a new synthetic pathway to obtain A-factor analogous, which by enantioselective reduction of the carbonyl group of the side chain can be converted into others butyrolactone autoregulators. First of all, the necessary intermediary for the synthesis of the desired compounds was prepared by a transesterification reaction, which was widely studied. After that, an intramolecular cyclization reaction of this intermediary could to produce the A-factor analogous. However, after several attempts employing different reactional conditions, the desired compounds were not obtained. Theoretical calculation was realized as an attempt to explain the experimental results obtained and should possible to conclude this study adequately. Two other two synthetic approaches for the preparation A-factor analogous were developed and tested, but the results were not good enough. Thus, a new study based on a method of intermolecular synthesis of butyrolactones was developed. This new synthetic strategy would allow to obtain the A-factor in only 3 steps: a reaction of oxirane ring opening, followed by an ozonolysis reaction and a selective reduction of an aldehyde group. The different groups present in the epoxides tested showed different effects, which were better understood with the aid of theoretical calculation. The attainment of the desired butyrolactone with 52% yield, a product containing a terminal olefin, confirm the success of this new synthetic strategy. However, up to this moment, the ozonolysis reaction was not giving good results. The difficulty for this step is probably associated with the volatileness, the high solubility in water and/or the degradation of the aldehyde formed, making difficult its isolation. However, as this type of reaction is already reported in the literature employing the reagents K2OsO4, N-methylmorpholine N-oxide (NMO) and NaIO4 to cleave the terminal double, we have the conviction that our aim could be accomplished with modifications on the reactional conditions and/or of the reagents which are necessary to realize with success this final step.

Bactérias do gênero Streptomyces produzem diversos tipos de butirolactonas, cujos exemplos importantes são o cyclophostin, os compostos da família cyclipostin e as -butirolactonas autorreguladoras. O cyclophostin é um potente inibidor da enzima acetilcolinesterase, os compostos da família cyclipostin são inibidores de lipases, enquanto que as -butirolactonas autorreguladoras estimulam a produção de antibióticos em culturas de bactérias do gênero Streptomyces. Neste trabalho foram realizados estudos para a obtenção de derivados do cyclophostin e de derivados das -butirolactonas autorreguladoras. Para isso foram propostos dois planejamentos sintéticos mostrados nos esquemas 8 e 10 (Seção: III. Planejamento Sintético). Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 8 tiveram como etapa chave uma reação de Barbier entre a butenolida 43, diversos aldeídos e um metal (zinco ou índio), em meio aquoso. Apesar dessa reação ser bem conhecida, em nenhum dos testes realizados foram obtidos os compostos de interesse, sendo que o principal produto obtido foi o composto 56, proveniente da redução da butenolida 43. Diante disso, foi proposta uma explicação para esses resultados com foco em possíveis mecanismos para a reação de Barbier, comparando com substratos similares a butenolida 43 que foram utilizados com sucesso na reação de Barbier. Os estudos realizados de acordo com o planejamento sintético mostrado no esquema 10 forneceram resultados satisfatórios. A reação entre o monóxido de butadieno e diferentes -cetoésteres possibilitou a obtenção de -butirolactonas 2,3-dissubstituídas na forma de um único diastereoisômero e -butirolactonas 2,4-dissubstituídas na forma de mistura de diastereoisômeros (mostradas na Tabela 7). Através das análises de NOEDiff-RMN, juntamente com dados da literatura e cálculos computacionais das constantes de acoplamento, foi possível determinar a configuração relativa dos grupos substituintes das -butirolactonas 2,3-dissubstituídas como sendo trans. Com três -butirolactonas 2,3-dissubstituídas foram realizadas reações de ozonólise, com clivagem redutiva do ozonídeo por boro-hidreto de sódio, fornecendo três compostos na forma de misturas de diastereoisômeros com estruturas análogas ao IM-2 e às virginiae butanolidas (mostrados na Tabela 8). Com a -butirolactona 54a foi realizada a formação do enol-fosfato 55a, utilizando dietil-clorofosfato como agente de fosforilação (reação mostrada no Esquema 23). Com este composto foram realizadas reações de ozonólise, utilizando boro-hidreto de sódio ou sulfeto de dimetila para a clivagem do ozonídeo, porém em nenhuma dessas tentativas foram obtidos resultados satisfatórios (reação mostrada no Esquema 24). Outras tentativas foram realizadas com intuito de obter derivados do cyclophostin utilizando outros materiais de partidas, porém todas as tentativas falharam, seja na etapa de ozonólise ou na etapa de ciclização para a formação do esqueleto de enol-fosfato cíclico presente no cyclophostin. Apesar dos resultados insatisfatórios descritos acima, alguns intermediários obtidos foram submetidos a um ensaio biológico em que foi monitorada a produção do antibiótico nigericina em culturas de actinobactérias do gênero Streptomyces. Nesse ensaio biológico foram obtidos resultados satisfatórios, sendo que alguns compostos estimularam a produção do antibiótico nigericina, outros inibiram e outros não mostraram efeitos significativos, indicando a existência de uma relação estrutura-atividade dos compostos testados. / Bacteria of the genus Streptomyces produce many kinds of butyrolactones; e.g., cyclophostin, compounds belonging to the cyclipostin family, and -butyrolactones autoregulators. Cyclophostin is a potent inhibitor of the enzyme acetylcholinesterase, the compounds of the cyclipostin family inhibit lipases, and -butyrolactones autoregulators stimulate antibiotics production in bacterial cultures of the genus Streptomyces. This work aimed to obtain cyclophostin derivatives and -butyrolactones autoregulators derivatives via two proposed synthesis designs as illustrated in schemes 8 and 10 (Section: III. Synthetic Planning). The key step in the design shown in scheme 8 consisted of a Barbier reaction between butenolide 43, several aldehydes, and a metal (zinc or indium), in aqueous medium. Although this reaction has long been known, the tests performed here did not afford any of the target compounds. The main product was compound 56, arising from the reduction of butenolide 43. An explanation for the results was proposed on the basis of possible mechanisms for the Barbier reaction and of comparison with similar compounds of butenolide 43, which have been successfully used in the Barbier reaction. Studies carried out according to the synthesis design presented in scheme 10 provided satisfactory results. The reaction between butadiene monoxide and various -ketoesters furnished 2,3-disubstituted--butyrolactones as a single diastereoisomer and 2,4-disubstituted--butyrolactones as a mixture of diastereoisomers (shown in Table 7). NOEDiff-NMR analysis together with literature data and computer calculations of coupling constants helped to determine the relative configuration of the 2,3-disubstituted--butyrolactones substituent groups as trans. Three 2,3-disubstituted--butyrolactones ozonolysis reactions were conducted by reductive cleavage of the ozonide with sodium borohydride, which afforded three compounds as diastereoisomers mixtures bearing structures analogous to those of IM-2 and virginiae butanolides (shown in Table 8). Reaction of -butyrolactone 54a with diethyl chlorophosphate as phosphorylating agent produced the enol-phosphate 55a (reaction shown in Scheme 23). Ozonolysis reactions of this compound using sodium borohydride or dimethyl sulfide to cleave the ozonide did not provide satisfactory results (reaction shown in Scheme 24). Other attempts to achieve cyclophostin derivatives using different starting materials failed during the ozonolysis step or the cyclization to form the cyclic enol-phosphate skeleton present in cyclophostin. Despite the poor results described above, some of the intermediates were submitted to a biological assay to monitor production of the antibiotic nigericin in Streptomyces actinomycetes cultures. Some of the tested compounds stimulated, others inhibited, and others did not affect nigericin production, indicating existence of a structure-activity relationship.

Nous avons mis au point une réaction tandem couplage/cyclisation entre des dérivés acides carboxyliques ß-iodés et des alcynes vrais en présence sels de cuivre. Cette transformation conduit régio et stéréosélectivement à la formation de ?-alkylidènebuténolides. Les différents essais effectués ont montré que la méthodologie tolère un grand nombre de substrats et de fonctions. L’extension de la réactivité sur des acides carboxyliques a,ß-dihalogénés nous a permis d’accéder régio et stéréosélectivement à la formation d’a-halogéno-?-alkylidènebuténolides. La conservation d’un halogène sur le buténolide obtenu dénote la flexibilité de la transformation et permet ensuite d’étendre la structure du buténolide par les réactions de couplage croisés. Cette flexibilité nous a permis d’accéder à la synthèse de rétinoïdes et de précurseurs de nostoclides I et II. Une étude annexe sur des substrats de type aromatiques et hétéroaromatiques a montré l’invertion de la régiosélectivité au profit de la formation d’a-pyranone. Ces essais ont conduit à la synthétiser de nombreux indoles, isocoumarines et thiophènes originaux. / We have developed a tandem coupling/cyclization reaction between ß-iodided acrylic acid derivatives and true alkynes in the presence of copper salts. This transformation led regio and stereoselectively to the formation of ?-alkylidenebutenolides. Different tests have shown that the method tolerates many substrates and functions. The extension of the reactivity on a,ß-dihalogenated acrylic acids derivatives allowed us to access regio and stereoselectively to the formation of a-halo-?-alkylidenebutenolides. The conservation of a halogen on the butenolides obtained indicates the flexibility of the process and allows then the extention of the butenolide structure by cross-coupling reactions. This flexibility has allowed us to access to the synthesis of retinoids and nostoclides I and II precursors. An annex study on other substrates like aromatic and heteroaromatic systems showed the inversion of the regioselectivity of our methodology in favor of the formation of a-pyranone. These tests led to the synthesis of many original indoles, isocoumarines and thiophenes moieties

Dans le cadre de nos travaux, nous avons développé une méthode extrêmement douce et particulièrement efficace d’accès à des γ-butyrolactones possédant un centre stéréogène quaternaire en α à partir d’énols carbonates d’allyle cycliques et exocycliques en utilisant la réaction d’alkylation allylique asymétrique décarboxylante pallado-catalysée (Pd-DAAA). Remarquablement, cette méthode a permis d’étendre l’utilisation de l’allylation asymétrique décarboxylante à des substrats sans précèdent dans la littérature, tels que les énols carbonates allyliques exocycliques. Cette réaction a été utilisée comme étape clé dans la synthèse des spirolactones chirales qui ont été obtenues avec de bons rendements et d’excellentes énantiosélectivités. Une nouvelle méthode catalytique robuste et hautement énantiosélective permettant d’accéder à des isoxazolidinones possédant un centre stéréogène quaternaire en α a été développée. Ce protocole repose sur une alkylation allylique asymétrique catalysée par des complexes de palladium chiraux (Pd-AAA) et amène aux produits désirés avec de bons rendements et d’excellents excès énantiomériques. Par ailleurs, nous avons également mis au point des conditions permettant de convertir ces isoxazolidinones α,α-disubstituées en acides β2,2 aminés et en β-lactames. / The development of a palladium-catalyzed decarboxylative allylic alkylation protocol (Pd DAAA) applied to cyclic and exocyclic allyl enol carbonates has allowed a highly enantioselective access to a range of γ butyrolactones bearing an all-carbon α quaternary stereogenic center. Remarkably, this approach allowed the extension of this reaction to substrates with no precedent in the literature, such as the exocyclic allyl enol carbonates. The Pd-DAAA process was eventually used for the synthesis of chiral spirolactones, which were readily obtained in high yields and in high optical purity. The synthesis of different isoxazolidin-5-ones bearing highly stereodefined all carbon α quaternary center was accomplished by palladium-catalyzed asymmetric allylic alkylation (Pd-AAA) of 4 substituted isoxazolidin-5-ones with an array of 2 substituted allyl acetates. The reaction proceeded in both excellent enantioselectivity and yield with isoxazolidin-5-ones containing an α-aryl substituents or an α heteroaryl moieties. This robust and highly enantioselective method allowed the access to valuable β2,2-amino acids and β lactams.

<p>  </p> <p><em>Streptomyces</em> bacteria use γ-butyrolactone (GBL) hormones to signal biosynthesis of natural products, many of which are useful as medicines, agricultural chemicals, and chemical tools. These GBL hormones have been the target of synthetic efforts for over a decade due to their promising potential to unlock novel natural products that can aid in the fight against cancer, fungal infections, bacterial infections, and more. However, previous syntheses of the <em>Streptomyces coelicolor</em> GBLs suffer from lengthy syntheses, low yields, low enantioselectivity or diastereoselectivity, or lack of diversifiability. The work described herein bypasses each of these issues. The synthesis is shorter than previous efforts, accessing the final molecules in six steps while also having high enantioselectivity, diastereoselectivity, and overall yield. In addition, work has begun to create derivatives of these natural GBLs using five-membered lactam and thiolactone cores, which could have greater stability than the traditional lactone GBL core.</p>

The thesis entitled “Synthesis and applications of 1,4-diketones and γ-oxobutyramides derived from tartaric acid” is divided into two chapters. Chapter 1: Synthesis of TADDOL analogues by nucleophilic addition reactions and their application to the synthesis of α-methoxy arylacetic acid derivatives Synthesis of various TADDOL analogues by the addition of nucleophiles to 1,4-diketones derived from L-(+)-tartaric acid is presented in this chapter. It is found that the reduction of 1,4-Diketones 1a-d with K-Selectride pre-complexed with 18-crown-6 which is the optimized condition to attain better diastereoselectivity towards the C2-symmetric isomer 2a-d (Scheme 1). Addition of Grignard reagents to diketones 1a, 1eh is dependent on nature of Grignard reagents, solvent and temperature. (Structural formula) Scheme 1: Synthesis of TADDOL analogues Application of the synthesized TADDOL analogues in synthesis of enantiopure α-methoxy arylacetic acid derivatives is discussed. The C2-symmetric 1,4-diols 2a-d (TADDOL analogues) are utilized in the synthesis of enantiopure α-methoxy arylacetic acid derivatives as shown in scheme 2. Scheme 2: Synthesis of α-methoxy arylacetic acid derivatives. (SF) Both enantiomers of α-alkyl-α-methoxy arylacetic acids 13a-b and ent-13a are synthesized from the respective C2-symmetric diols 5a-b and 7a-b (scheme 3). (SF) Scheme 3: Synthesis of both enantiomers of α-alkyl-α-methoxy arylacetic acids. Chapter 2: Facile Synthesis of α,β-dihydroxy-γ-butyrolactones and jaspine B from γ-oxobutyramides derived from tartaric acid A short and efficient route for the synthesis of γ-alkyl/aryl-α,β-dihydroxy-γ-butyrolactones 15a-j is accomplished from γ-oxobutyramides 14a-l derived from tartaric acid. Key step includes a controlled addition of Grignard reagent and stereoselective reduction (Scheme 4). (sF) Scheme 4: Synthesis of α,β-dihydroxy-γ-butyrolactones and jaspine B. Utility of the γ-oxobutyramides is further exemplified in the synthesis of jaspine B 18 a cytotoxic anhydrophytosphingosine in 48% overall yield (Scheme 5). (SF) . Scheme 5: Synthesis of α,β-dihydroxy-γ-butyrolactones and jaspine B. Appendix: Serendipitous observation of polymorphism in TADDOL analogue induced by the presence of chiral impurity Polymorphism in one of the TADDOL analogues is serendipitously observed and demonstrated that the 2% impure diastereomer is responsible for the formation of one of the pol ymorphic crystals (Figure 1). (SF) Figure 1: Diastereomeric impurity induced polymorphism. (For structural formula pl see the pdf file)