Le projet présenté au cours de cette thèse porte sur la formation de centres quaternaires entièrement carbonés. Plusieurs axes d’approche ont été établis, et seront présentés par chapitre : le premier fait état de l’utilisation d’une réaction de Vilsmeier-Haack, le second rapporte la fabrication de nouveaux catalyseurs pour la réaction de condensation de Claisen et le dernier utilise la réaction de Vilsmeier-Haack pour la formation d’acides [béta]-aminés non-racémiques. Lors du premier chapitre, le sujet abordé sera l’utilisation de la réaction de Vilsmeier-Haack pour la formation de composés 1,3-dicarbonylés contenant un centre quaternaire entièrement carboné. D’abord nous verrons comment, théoriquement, la chiralité du centre quaternaire peut être contrôlée par l’utilisation d’amines chirales. Puis nous suivrons le développement d’une méthode d’hydrolyse spécifique à l’obtention de composés 1,3-dicarbonylés avec ses forces et ses limites. La deuxième partie de cette thèse portera sur le développement de nouveaux catalyseurs pour la réaction de condensation de Claisen. Plusieurs avenues seront exposées. Dans un premier temps, nous verrons la rationalisation validant chacune des idées d’avenues envisagées, puis nous aborderons les méthodes de synthèses essayées pour les catalyseurs imaginés dans chacune de ces avenues. Le dernier chapitre portera sur la formation de dérivés d’acides [béta]-aminés non-racémiques via l’utilisation d’une réaction de Vilsmeier-Haack. Dans un premier temps, différentes méthodes de réduction applicables à cette réaction seront présentées, et ensuite, le concept d’un nouveau groupe protecteur spécifique aux ions iminiums sera démontré.

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Thesis advisor: Shih-Yuan Liu / This dissertation describes progress in the field of polycyclic boron- nitrogen-containing systems, especially for potential application in organic-based optoelectronic devices and hydrogen storage materials. The replacement of a BN unit for a CC unit organic compounds (BN/CC isosterism) can have a profound effect on the electronic structure and even function of a given molecular topology without changing its physical structure very much. Direct comparison between a BN-containing molecule and its direct all-carbon analogue is crucial to establishing the origin of these differences. The synthesis and optoelectronic characterization of boron- nitrogen-containing analogues of naphthalene, anthracene, and tetracene are disclosed. Also examined herein is the aromatic Claisen rearrangement applied to an azaboryl allyl ether. Finally, the chemistry of saturated BN heterocycles, including an iridium-catalyzed transfer dehydrogenation method for synthesizing BN-fused azaborines. Also disclosed is the actual application of these cyclic amine-boranes in supplying hydrogen for a proton exchange membrane (PEM) fuel cell. / Thesis (PhD) — Boston College, 2017. / Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences. / Discipline: Chemistry.

The Johnson-Claisen rearrangement is a valuable method for the formation of new carbon-carbon bonds, however the rearrangement suffers from high reaction temperatures and prolonged reaction times. On the basis of previous research into substituent-induced rate enhancements of the Claisen rearrangement, we aimed to reduce the severity of the Johnson-Claisen conditions by applying this reaction to allylic cyanohydrins. Application of the standard Johnson-Claisen conditions (excess of orthoester and catalytic protic acid) to allylic cyanohydrins resulted in their decomposition to a,b- unsaturated aldehydes. The anticipated d-ethoxycarbonyl-a,b-unsaturated nitriles were formed in trace amounts. Subsequent optimisation of this reaction has allowed a practical entry into a,b- unsaturated nitriles in reasonable yields, however high reaction temperatures were necessary for an efficient conversion. Clearly, a change of approach was desired; we have since discovered that mixed orthoesters derived from allylic alcohols undergo methanol elimination in the presence of triisobutylaluminium (TIBAL) at room temperature to form mixed ketene acetals. TIBAL then promotes immediate Claisen rearrangement of these intermediates, and subsequent reduction of the ester products to yield, g,d- unsaturated primary alcohols in a convenient one-pot procedure, with yields ranging from 52-81% and with a range of functional group tolerance.

Les composés carbonylés y, δ - insaturés constituent des groupes fonctionnels important présents dans plusieurs produits naturels possédant des activités biologiques diverses. Quelques méthodes de préparation de composés carbonylés y, δ - insaturés obtenues par des réactions type réarrangement [3,3] sont rapportées dans la littérature. Cependant, à notre connaissance il n'existe aucun exemple de réarrangement de Claisen [3,3] sur des composés type B-allyloxyénamides. Pourquoi s'intéresser aux composés carbonylés y, δ - insaturés? Parce que l'on peut obtenir des acides aminés non naturels par oxydation et hydrolyse de ces derniers. Les composés carbonylés y, δ - insaturés sont obtenus par un réarrangement de Claisen [3,3], de composés type B-allyloxyénamides. Ces derniers ont pu être synthétisés dans le cadre de travaux préliminaires dans notre laboratoire, par couplage cuivré entre des alcools allyliques et des B-iodoénamides. En outre, les B-iodoénamides ont été synthétisés grâce à une méthodologie de couplage cuivré, entre un amide et du (E)-diiodoéthène. Cette méthodologie a été développée et optimisée dans notre laboratoire, et cela dans le cadre d'une étude précédant celle-ci. Nous avons optimisé la synthèse des B-allyloxyénamides, et ainsi nous avons pu décrire une méthode générale permettant l'obtention de ces derniers, avec des rendements allants de bons à excellents. Nous avons également développé une méthodologie permettant la synthèse de composés carbonylés y, δ - insaturés, en effectuant un réarrangement de Claisen [3,3] des B-allyloxyénamides. Nous avons montré via cette étude, que l'on pouvait obtenir de manière diastéréosélective, des composés carbonylés y, δ - insaturés, avec de bons rendements, et cela notamment par l'emploi des micro-ondes. Ce travail a permis de confirmer la viabilité globale de la stratégie de synthèse conçue pour préparer de façon diastéréosélective des composés très prisés par l'industrie pharmaceutique, tels que les acides aminés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : acides aminés, couplage, cuivre, réarrangement de Claisen, micro-ondes

The work described herein is directed towards the Claisen rearrangements and [3+2] cycloaddition reaction of pyridine N-oxide systems. The pyridine N-oxide molecule is a very versatile and useful synthetic intermediate for the construction of more complex pyridines. Chapter 1 contains a review of work carried out within the group towards Claisen rearrangement of benzene-type systems. The acid catalysed rearrangement of these systems affords a high degree of regioselectivity. A literature survey of the [3+2] cycloaddition reaction of both aliphatic nitrones and aromatic N-oxides with various dipolarophiles is also included. Access to many stereochemically pure products demonstrates that the [3+2] cycloaddition has become a very important ring-forming reaction. Chapter 2 describes development of two Claisen rearrangement precursors and their subsequent attempted Claisen rearrangement is outlined. Chapter 3 details the construction of a range of 3-substituted pyridine N-oxides. Their attempted intermolecular cycloaddition, by thermal means and at high pressure, with mono- and di-activated dipolarophiles is described. Chapter 4 outlines attempts towards and the final synthesis of the ester cycloaddition precursors. Attempted intramolecular [3+2] cycloaddition of these substrates both thermally and under high pressure is summarised. Chapter 5 describes approaches towards [3+2] cycloaddition precursors that contain mono- and di-activated dienophiles. The synthesis of a variety of 3-substituted pyridines is detailed.

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Les acides de Lewis tels que Bi(OTf)3»4H20, BiCl3 et Bi(OCOCF3)3 ont été utilisés comme catalyseurs dans les réactions de réarrangement de Claisen que nous avons effectuées dans le cadre de ce travail. Le triflate de bismuth(III) hydraté a été largement utilisé parce qu'il s'est avéré plus efficace que les deux autres acides de Lewis. L'efficacité du triflate de bismuth (III) hydraté a été notée dans le réarrangement de Claisen des aryl allyl éthers, des acétates des adduits de Baylis-Hilman, des 2- alkoxycarbonyl-allyl vinyl éthers substitués et dans le réarrangement 1,3 des aryl prényl éthers. L'efficacité du triflate de bismuth(III) hydraté a été aussi observée dans le double réarrangement de Claisen aryl des allyl éthers. Nous avons démontré que le triflate de bismuth(III) hydraté [Bi(OTf)3-4H20] est un catalyseur efficace pour le réarrangement [3,3] et 1,3 des allyl aryl éthers. En fonction des conditions choisies, le triflate de bismuth(III) hydraté peut catalyser sélectivement soit le réarrangement [3,3] (réarrangement de Claisen), soit le réarrangement 1,3. Par ailleurs, nos conditions ont été appliquées avec succès dans le réarrangement des acétates des adduits de Baylis-Hilman. Les résultats obtenus ont démontré que le réarrangement de ces substrats est stéréosélectif. Le réarrangement de Claisen des 2-alkoxycarbonyl allyl vinyl éthers substitués a été catalysé par le triflate de bismuth(III) hydraté. La réactivité et la stéréosélectivité de la réaction dépendent de la structure du substrat de départ. Les allyl vinyl éthers 2,Z conduisent aux produits a-cétoesters p, y-alkyl-substitués syn, alors que les allyl vinyl éthers E,Z conduisent aux produits a-cétoesters p, y-alkyl-substitués anti.

Die Nitron-Cycloaddition an ein dearomatisiertes Phenol ermöglichte den leichten Aufbau des Phenanthrengerüstes von Codein in der gewünschten Konfiguration. Weitere Schritte führten mit kompletter Diastereoselektivität zu Allopseudocodein und nach Allylverschiebung durch Hydrolyse der Chlorcodide schließlich zu (±)-Codein.

Orientador: Wanda Pereira Almeida / Tese (doutorado) - Universiade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T10:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Motta_LuizFrederico_D.pdf: 7487995 bytes, checksum: 147ff46d24e06394d18af036b2472d1e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi identificar os principais descritores dos derivados análogos de chalcona com intuito de correlacionar com a atividade anti-Candida albicans. A incidência de infecções sistêmicas por C. albicans vem crescendo bastante nos últimos anos, particularmente nos casos de HIV e também em função do aumento da resistência ao arsenal terapêutico existente. Realizamos um estudo QSAR-2D, obtendo um modelo multidimensional pelo método PLS. O modelo obtido possui quatro descritores: refratividade molar, potencial de ionização, comprimento molecular e Verloop B4(A). Com apenas 3 variáveis latentes (PCs), foi capaz de acumular 96,14% da informação original, elucidando 85% da variância total e predizendo 78% da atividade biológica. O modelo proposto possui bom grau de ajuste e significância estatística (R = 0,776 e SEC = 0,229). Os métodos LOO cross-validation, LNO cross-validation, Y-randomization e a validação externa indicaram que o modelo é significante, robusto e possui elevada previsibilidade interna e externa. Levando em consideração o modelo QSAR-2D, propusemos a síntese de novos análogos de chalcona. Realizamos a síntese de 28 chalconas alvo derivadas de aldeídos aromáticos, empregando-se a condensação de Claisen-Schmidt, e avaliamos a atividade anti-Candida albicans. Os compostos foram caracterizados estruturalmente por métodos espectrométricos. Das 28 chalconas alvo, 18 são inéditas. Os rendimentos químicos variaram entre 53% e 98%. Com relação à avaliação da atividade antifúngica, foi realizado o teste de difusão em disco para todos os compostos, empregando o meio RPMI 1640 e seguiram-se os protocolos padrões publicados no documento M27-A2 (CLSI, 2002). As chalconas que apresentaram halo de inibição > 10 mm foram consideradas ativas, e a CIM e CFM foram determinadas pelo método da microdiluição em caldo. O estudo QSAR-2D corroborou o resultado experimental observado. A chalcona mais ativa apresentou CIM = 9 mg/mL, e no teste de citotoxicidade para células 3T3 não mostrou atividade, sugerindo toxicidade seletiva. A chalcona mais ativa apresentou um perfil Drug Likeness e Drug Score baixo em relação ao fluconazol, mas sobreviveu à Regra de Lipinski apresentando biodisponibilidade oral. O MEP, MDEHOMO e MDELUMO da chalcona mais ativa revelou que o orbital HOMO é evidenciado na carbonila, que o carbono C4 possui orbital LUMO e potencial eletrostático positivo, indicando que a chalcona possui centro eletrofílico em C4 sujeito à ocorrência de ataques nucleófilos. O MDEHOMO da glutationa reduzida revelou que o orbital HOMO está no átomo de enxofre do grupo sulfídrila do aminoácido cisteína. Em função da ocorrência do mecanismo de ressonância, as chalconas possuem uma estrutura química com centro eletrofílico no carbono C4, o que indica provável interação entre o orbital HOMO do átomo de enxofre da GSH e o orbital LUMO do carbono C4 da chalcona resultando em ligação covalente e na formação de conjugado glutationa-chalcona. A diminuição na concentração de glutationa reduzida no meio intracelular do fungo resulta em stress oxidativo celular e, portanto morte da Candida albicans / Abstract: The objective of this study is to identify the main descriptors of the derivatives of chalcone analogues with the aim to correlate with the activity anti-Candida albicans. The incidence of systemic infection by C. albicans has increased greatly in recent years, particularly in cases of HIV and also due to increased resistance to existing therapeutic arsenal. We performed a study QSAR-2D, obtained a multidimensional model by PLS method. The obtained model has four descriptors: molar refractivity, ionization potential, molecular length and Verloop B4 (A). With only three latent variables (PCs), was able to earn 96.14% of the original data, explaining 85% of the total variance and predicting 78% of biological activity. The proposed model has a good degree of fit and statistical significance (R = 0.776 and SEC = 0.229). The methods LOO cross-validation, LNO cross-validation, Y-randomization and external validation indicated that the model is significant, robust and has high internal and external predictability. Taking into account the model QSAR-2D, we proposed the synthesis of new analogues of chalcone. We performed the synthesis of 28 chalcones target derived from aromatic aldehydes, using the Claisen-Schmidt condensation, and evaluated the activity anti-Candida albicans. The compounds were characterized by spectrometric methods. Of the 28 chalcones target, 18 are new. The chemical yields ranged between 53% and 98%. Regarding the evaluation of antifungal activity, we performed the disk diffusion test for all compounds, using the RPMI 1640 and followed standard protocols published in document M27-A2 (CLSI, 2002). The chalcones that presented inhibition halo > 10mm were considered active, and the CIM and CFM were determined by broth microdilution. The study QSAR-2D corroborated with the observed experimental result. The most active chalcone showed MIC = 9 mg/mL, and the test of cytotoxicity to 3T3 cells had no activity, suggesting selective toxicity. The chalcone most active gave an overview Drug Likeness and Drug Score low in relation to fluconazole, but survived the Lipinsky Rule of presenting oral bioavailability. The MEP, MDEHOMO and MDELUMO of chalcone most active shown that the HOMO orbital is evidenced in the carbonyl, the carbon C4 has the LUMO orbital and a positive electrostatic potential, indicating that the chalcone has electrophilic center in C4 subject to the occurrence of nucleophilic attack. The MDEHOMO of reduced glutathione revealed that the HOMO orbital on sulfur atom of the sulfhydryl group of the amino acid cysteine. Because the occurrence of the resonance mechanism, the chemical structure of chalcones have a carbon C4 electrophilic, indicating a probable interaction between the HOMO orbital of the sulfur atom of GSH and the LUMO orbital of the carbon C4 of chalcone resulting covalent bond and the formation of glutathione-chalcone conjugated. The decrease in the concentration of reduced glutathione in the intracellular environment of the fungus results in cellular oxidative stress and therefore the death of Candida albicans / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências