La glycochimie est un domaine qui prend de plus en plus d'expansion en chimie bioorganique et médicinale. Les glucides, étant la classe de biomolécules la plus répandue, sont des composants de plusieurs molécules bioactives naturelles et synthétiques. Ils présentent notamment un intérêt dans l'industrie pharmaceutique, puisqu'ils peuvent améliorer différentes propriétés pharmacocinétiques de certains composés. À ce jour, plus de 170 médicaments approuvés par les différentes organisations de la santé possèdent une unité glucidique dans leur structure. Ces molécules actives biologiquement ont une grande variété d'applications comme agents thérapeutiques : elles peuvent notamment être utilisées comme antibiotique ou encore comme médicament contre plusieurs types de cancers. Parmi ceux-ci, l'étoposide est un dérivé glycosylé semi-synthétique de la podophyllotoxine, un composé naturel isolé des espèces Podophyllum, et est employé pour le traitement de divers cancers. L'utilisation de ces deux molécules comme agents thérapeutiques est compromise par différents facteurs comme leur toxicité, les effets secondaires engendrés et leur faible solubilité dans l'eau. C'est pour ces raisons que plusieurs groupes de recherche travaillent sur le développement de nouveaux analogues du produit naturel qui seraient potentiellement moins toxiques, plus hydrophiles et dont l'activité biologique est améliorée, ou, du moins, non affectée. Ce mémoire présente la synthèse d'un dérivé de la glucosamine comportant un acide carboxylique et une amine dans sa structure. À partir de cette molécule, une nouvelle méthodologie synthétique d'oligosaccharides linéaires portant un groupement alcyne a été développée. Ces derniers ont pu être liés à la podophyllotoxine grâce à une réaction dite réaction click afin de générer de nouveaux dérivés glycoconjugués de la toxine. Les divers analogues obtenus diffèrent par le groupement retrouvé à la position C-2 du glucide terminal. Une voie de synthèse d'oligosaccharides utilisant les principes de couplage peptidique a donc été développée afin d'accéder à une librairie de nouveaux composés potentiellement actifs biologiquement. / There is a growing interest for the use of glycochemistry in the bioorganic and medicinal chemistry fields. Being the most abundant class of biomolecules, carbohydrates are components of various natural and synthetic bioactive products. They are of particular interest in the pharmaceutical industry since they can improve various pharmacokinetic properties of certain compounds. Nowadays, more than 170 commercially available drugs contain a carbohydrate unit in their structure. These biologically active molecules present a wide range of applications as therapeutic agents: they can be used as antibiotics or even as anticancer drugs. Among these, etoposide is a semi-synthetic glycosylated derivative of podophyllotoxin, a naturally occurring product in Podophyllum species, used as treatment of various cancers. The use of etoposide and podophyllotoxin as therapeutic agents is compromised by various problematics such as high toxicity, undesirable side effects and low water solubility. For these reasons, research groups are working on the development of new podophyllotoxin analogues that would potentially be less toxic, more hydrophilic and whose biological activity is either improved, or not affected. This thesis presents the synthesis of a glucosamine derivative bearing both a carboxyl and an amine group in its structure. From this molecule, a new synthetic methodology to access linear oligosaccharides carrying an alkyne group has been developed. These glycomolecules could be linked to podophyllotoxin by click reaction to generate new glycoconjugate derivatives of podophyllotoxin. Each analogue differs by the group found at the C-2 position on the terminal carbohydrate. Therefore, a new synthetic approach of oligosaccharides using the principles of peptide coupling has been developed to access a library of new potentially biologically active compounds.

Depuis quelques décennies, on constate un intérêt marqué pour la synthèse de composés organofluorés en chimie organique. En effet, la grande stabilité de ceux-ci, principalement expliquée par la grande force du lien C‒F, en font des composés attirant dans diverses sphères de la chimie telles la chimie pharmaceutique, l’agrochimie et la chimie des matériaux. Étant donné la force de la liaison C‒F, de l’ordre de 450 kJ/mol, et sachant que le fluorure est un mauvais groupe partant, il peut sembler peu intuitif de faire réagir cette liaison. Pourtant, certains chercheurs s’intéressent particulièrement au clivage du lien C‒ F par diverses méthodes afin de fonctionnaliser cette liaison: on parle alors d’activation de liaisons C‒F. Parmi les propriétés intéressantes du fluor organique, on compte le fait qu’il est faiblement accepteur de liaisons hydrogène en solution. Dans cet ordre d’idée, le groupe de recherche a développé au fil des années plusieurs méthodologies permettant le départ du fluor dans des composés organiques en utilisant des espèces donneuses de ponts hydrogène. Le premier projet consiste en l’utilisation d’une thiourée comme composé donneur de liaisons hydrogène afin d’activer la liaison C‒F benzylique. En utilisant une quantité catalytique de thiourée, il a été possible d’effectuer une réaction de type SN2 de différentes amines sur plusieurs fluorures benzyliques. Il s’agit également du premier exemple d’activation organocatalysée par interactions hydrogène de liens C‒F benzyliques. Le deuxième projet consiste en la valorisation d’une méthode précédemment publiée par le groupe de recherche. En utilisant un mélange de solvant donneurs de liaisons hydrogène pour la réaction, il est possible d’effectuer une réaction SN2 d’une gamme de nucléophiles sur des différents substrats fluorés, et ce, avec de très bons rendements isolés. / There has been, in the past decades, a keen interest from the organic chemistrycommunity for the synthesis of organofluorine compounds. Indeed, the high stability ofthose compounds, mostly explains by the great stability of the C‒F bond, makes themattractive for various chemistry applications, including pharmaceutical, agrochemical andmaterial chemistry.Because of the C‒F bond strength, which is around 450 kJ/mol, and the poor leavinggroup ability of fluoride, the reactivity of organofluorine compounds is somewhatlimited. That being said, the cleavage of the C‒F bond by various methods, also called C‒F bond activation, has attracted it share of attention.One of the various properties of organic fluorides is its ability to accept hydrogen bondsin solution. Along these lines, our research group has developed, over the years, a numberof methods to trigger the activation of the C‒F bond using hydrogen bond donor species.The first project involves the use of a thiourea as a hydrogen bond donor for theactivation of benzylic C‒F bonds. Using a catalytic amount of thiourea, it is possible toperform SN2 reactions on various benzylic fluoride using different amines. This methodis the first example of benzylic C‒F bonds activation organocatalyzed by hydrogen bondinteractions.The second project focuses on the valorization of previously published method by ourresearch group. Here, using a mixture of hydrogen bond donor solvents, it is possible toconduct SN2 reactions on various fluorinated substrates with a range of nucleophiles withexcellent isolated yields.

Ces dernières années, les molécules organiques semi-conductrices (MOS) ont attiré un intérêt considérable en raison de leurs propriétés électroniques uniques, ouvrant la voie à des applications dans divers domaines tels que les diodes électroluminescentes (DEL), les transistors à effet de champ (FET) et les cellules solaires (SC). Ces propriétés intrigantes résultent des systèmes d'électrons π-conjugués, qui permettent la délocalisation des électrons sur des structures moléculaires étendues. La synthèse des MOS implique la conception et la préparation de molécules organiques dotées de propriétés électroniques spécifiques. Diverses stratégies de synthèse ont été employées pour moduler les structures moléculaires et optimiser leurs propriétés. La capacité à moduler la largeur de bande interdite et la structure électronique des MOS a facilité le développement de dispositifs électroniques avancés. Dans cette étude, nous explorons des méthodes de fermeture bien établies dans des systèmes non-benzénoïdes, reconnus pour leur bande interdite réduite. Cette approche vise à faciliter une exploration approfondie des propriétés de ces systèmes complexes, dans le but de concevoir de nouvelles molécules organiques semi-conductrices. Tout d'abord, la connectivité 2,6 de l'azulène est reconnue pour conférer les meilleures propriétés de conductivité et de délocalisation des électrons. Une série de molécules exemples a été synthétisée afin d'explorer diverses réactions de cyclisation aux positions 1 et 5 de l'azulène, en vue d'étendre sa conjugaison. Enfin, le meilleur candidat a été sélectionné pour la synthèse de nouveaux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) et l'étude approfondie de leurs propriétés. Cette même stratégie a été employée pour parvenir à la synthèse de macromolécules. La formation de nanorubans non-benzénoïdes en solution, présentant une connectivité 2,6 et une alternance d'un motif azulène-anthracène fusionné, a été étudiée. La conductivité du matériau a été explorée, atteignant jusqu'à 1.5 x10⁻³ S·cm⁻¹ pour le film le plus mince (0.3 μm). Enfin, une nouvelle méthode simple et efficace a été élaborée pour la synthèse d'un des isomères d'azulénoazulène, molécule inexplorée depuis les années 1970. Chaque composé d'intérêt a été obtenu en un nombre réduit d'étapes de synthèse, avec un rendement amélioré, et peut être aisément fusionné avec d'autres briques aromatiques. Cette catégorie de composés, jusqu'alors non documentée, présente une absorption significative dans la région UV-visible, ainsi qu'un comportement de couche ouverte, un processus de dimérisation/photodissociation et une bonne mobilité de charge dans les dispositifs FET. / In recent years, organic semiconducting molecules (OSMs) have garnered considerable interest due to their unique electronic properties, paving the way for promising applications in various fields such as light-emitting diodes (LEDs), field-effect transistors (FETs), and solar cells. These intriguing properties arise from π-conjugated electron systems, enabling electron delocalization over extended molecular structures. The synthesis of OSMs involves the design and construction of organic molecules with specific electronic properties. Various synthesis strategies have been employed to tailor molecular structures and optimize their properties. The ability to modulate the bandgap and electronic structure of OSMs has facilitated the development of advanced electronic devices. In this study, we explore well-established ring-closure methods for non-benzenoid systems, which are known for their reduced bandgap. This approach aims to facilitate a thorough exploration of the properties of these complex systems, with the goal of designing new organic semiconducting molecules for the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with a reduced bandgap. Firstly, the 2,6-connectivity of azulene is known for conferring the best conductivity and electron delocalization properties. A series of example molecules has been synthesized to explore various cyclization reactions at the 1 and 5 positions of azulene, intending to extend its conjugation. Finally, the best candidate has been selected for the synthesis of new PAHs and the in-depth study of their properties. The same strategy has been employed to achieve the synthesis of macromolecules. The formation of non-benzenoid nanoribbons in solution, featuring 2,6-connectivity and an alternating azulene-anthracene fused motif, has been studied. The material's conductivity has been explored, reaching up to 1.5 x10⁻³ S·cm⁻¹ for the thinnest film (0.3 μm), Finally, a new short and efficient method is developed for the synthesis of one of the isomers of azulenoazulene, a molecule unexplored since the 1970s. Each compound of interest is obtained in a reduced number of synthesis steps, with improved yield, and can be easily fused with other aromatic units. This previously undocumented category of compounds exhibits significant absorption in the UV-visible region, open-layer behavior, dimerization/photodissociation processes, and good charge mobility in FET devices.

OmegaChem, une compagnie québécoise, a développé en 2009 une nouvelle classe d’agents de déoxofluoration : le XtalFluor®. Ce réactif, un sel cristallin de type aminodifluorosulfinium, représente une solution de rechange plus sécuritaire aux réactifs classiques tels que le DAST et le Deoxo-Fluor® parce qu’il est plus facile à manipuler et plus stable thermiquement. De plus, lorsqu’il est utilisé avec une source externe de fluorure, le XtalFluor® montre une excellente réactivité envers une grande variété d’alcools et de dérivés carbonylés. Cependant, les conditions initialement développées pour ce type de transformation sont loin d’être idéales du point de vue de la chimie verte parce qu’elles impliquent l’utilisation du dichlorométhane, un solvant potentiellement cancérigène, et de Et3N·3HF, une source de fluorure corrosive. Ce mémoire porte ainsi sur l’optimisation des conditions de déoxofluoration utilisant le XtalFluor®. L’intérêt des molécules organiques fluorées sera abordé en guise de préambule à ce mémoire. Une présentation générale de la réaction de déoxofluoration incluant les caractéristiques du XtalFluor® de même qu’une courte introduction aux principes de la chimie verte seront ensuite dressées afin de bien comprendre le contexte dans lequel les projets ont évolué. Les travaux portant sur l’optimisation des conditions réactionnelles seront ensuite présentés pour la synthèse de deux motifs fluorés d’intérêts. Dans un premier temps, les caractéristiques des fluorures d’acyle seront abordées puisqu’ils représentent potentiellement d’excellents intermédiaires en chimie organique. La méthodologie ayant mené au développement d’une méthode de synthèse utilisant le XtalFluor® sera présentée (Chapitre 1). La déoxofluoration d’aldéhydes sera ensuite abordée en suivant la même méthodologie dans le but de rendre le groupement -CF2H plus facilement accessible au domaine pharmaceutique, qui l’utilise principalement pour faire varier la lipophilie d’un médicament (Chapitre 2). / Developed by OmegaChem in 2009, XtalFluor® is an aminodifluorosulfinium fluorinating reagent which is safer than those typically employed for the deoxofluorination reaction (DAST, Deoxo-Fluor® and their counterparts). Indeed, its crystalline structure and its thermal stability make it easier to handle in comparison to the other reagents. In addition, when used with an external source of fluoride, XtalFluor ® shows excellent reactivity toward a wide range of alcohols and carbonyl derivatives. However, the conditions generally employed for this type of transformation are far from being ideal as they imply the use of dichloromethane, a potentially carcinogenic solvent, and Et3N·3HF, a corrosive fluoride source. Therefore, this project aims at developing greener conditions for the deoxofluorination reaction using XtalFluor®. To introduce this thesis, the motivations behind the growing interest for fluorinated organic molecules will be depicted. A general presentation of the deoxofluorination reaction, including the characteristics of XtalFluor®, and an introduction to the principles of green chemistry will serve to illustrate the general context in which the project has grown. The optimization of the reaction conditions will then be presented for the synthesis of two fluorinated motifs of interest. First, acyl fluorides characteristics will be portrayed because this motif potentially represents excellent intermediates for organic chemistry. The methodology that has led to the development of a synthetic way using XtalFluor® will be detailed in Chapter 1. The deoxofluorination of aldehydes will then be illustrated following the same methodology in order to allow access to difluorinated molecules more easily (Chapter 2). This motif is of interest especially for the pharmaceutical branch which uses it to moderate a drug’s lipophilicity.

La chimie des composés organofluorés peut être subdivisée en deux domaines d’activité. L’un concerne la création des composés organofluorés, que ce soit par la formation du lien C-F ou par une modification apportée à un motif préalablement fluoré, tandis que l’autre concerne plutôt le bris du lien C-F, le plus fort lien simple carbone-élément. La présente étude sur la réactivité des mono- et difluorures allyliques et propargyliques envers certains nucléophiles, séparée en trois grands projets où la catalyse aura été une thématique centrale, nous aura fait explorer ces deux volets de la chimie des composés organofluorés. Les monofluoroalcènes sont au coeur du premier projet. Malgré une littérature abondante sur le sujet, une voie de synthèse générale pour leur préparation se fait encore attendre. L’approche que nous avons d’abord préconisée repose sur la substitution nucléophile des 3,3-difluoropropènes. Nos travaux sur la catalyse au platine et au nickel n’auront cependant pas été à la hauteur de nos attentes. Se tourner vers les 3-chloro-3-fluoropropènes aura toutefois représenté un net progrès : un catalyseur métallique n’est généralement pas nécessaire pour permettre la substitution nucléophile de ces substrats et une gamme incomparable de nucléophiles peut être employée. La réaction ne dépend que de la différence de caractère nucléofuge entre un fluor et un chlore en relation géminale. Le second projet traite de l’activation du lien C-F, ici appliquée aux monofluorures propargyliques. Alors que des conditions fortes sont typiquement requises, notre groupe s’intéresse à l’activation par les liaisons hydrogène, une interaction faible. Nous aurons ainsi pu développer une réaction de Friedel-Crafts des monofluorures propargyliques. Enfin, le dernier projet porte sur l’hydrofonctionnalisation des gem-difluorures propargyliques catalysée à l’or. À ce jour, l’hydratation et l’hydroalkoxylation ont été explorées. La transformation présente une régiosélectivité parfaite pour l’attaque du nucléophile sur le carbone de l’alcyne distal au groupement fluoré. Une étude computationnelle par DFT indique que le biais électronique imposé par les atomes de fluors est responsable de cette sélectivité inusitée. / Organofluorine chemistry as a whole can be divided into two main topics. While the first concerns the synthesis of specific fluorinated moieties, either through the creation of C-F bonds or by the elaboration of an already fluorinated motif, the second one deals with the cleavage of the C-F bond, the strongest single bond carbon can make with any other element. The current study of the reactivity of allylic and propargylic mono- and difluorides with certain nucleophiles, separated in three projects for which catalysis ended being at the very core, had us delve into those two areas of organofluorine chemistry. The first project involves the preparation of monofluoroalkenes. Notwithstanding the abundant literature on the subject, a general and versatile route to monofluoroalkenes is still sought after. Our initial approach revolved around the nucleophilic substitution of 3,3-difluoropropenes. However, our attempts at platinum catalysis and nickel catalysis did not meet expectations. The breakthrough came from resorting to 3-chloro-3-fluoropropenes as no transition metal was now necessary in most cases for the allylic substitution to occur, and this with an unmatched scope of nucleophiles. The success of the transformation is only attributable to the difference in leaving group ability of a fluorine atom and a chlorine atom in geminal relationship. The second project focusses on C-F bond activation as applied to propargylic monofluorides. While strong conditions are commonplace for C-F bond activation, our group approaches this problem through hydrogen bonding, a weak interaction. This has led us to develop the Friedel-Crafts reaction of propargylic monofluorides. Finally, the last project concerns the hydrofunctionalization of propargylic gem-difluorides under gold catalysis. To this date, both the hydration and hydroalkoxylation reactions were explored. The transformation displays a perfect regioselectivity for nucleophilic attack onto the carbon of the alkyne distal to the fluorinated unit. DFT calculations point towards the electronic bias brought about by the fluorine atoms as being at the origin of this unusual selectivity.

Une grande partie de la flore microbienne des réseaux de distribution d’eau potable est située au niveau des parois des canalisations. Ce biofilm, génère un certain nombre de problèmes pour la gestion des réseaux tels que la consommation du désinfectant, la croissance bactérienne ou encore l’incorporation de pathogènes qui peuvent conduire au non-respect des critères de qualité des eaux par le relargage d’une partie de sa biomasse dans la masse d’eau. Différents paramètres, parmi lesquels le régime hydraulique, permettent de contrôler la prolifération du biofilm. Nous avons cherché à savoir quel était le paramètre clé liant l’hydrodynamique et les biofilms. En utilisant des réacteurs de Couette-Poiseuille dont la géométrie permet de faire varier indépendamment le gradient de vitesse pariétal (?) et le débit, nous avons montré que le gradient de vitesse pariétal est bien le paramètre important pour le contrôle des biofilms. En utilisant ce résultat, nous avons mis au point un modèle de diffusion-convective permettant de décrire le transport et l’accumulation des bactéries sur la surface. Nous avons ainsi mis en évidence que l’accumulation du biofilm est fonction de ?1/3*t. L’hydrodynamique affectant l’organisation de la biomasse, nous avons quantifié par analyse d’images, l’impact du gradient de vitesse pariétal sur la taille, la forme et l’orientation des éléments du biofilms. Les phénomènes de relargage ont été étudiés par le biais d’inoculation de particules de polystyrène et E. coli dans des biofilms formés en chambres d’écoulement ainsi que par la réalisation d’à-coups hydrauliques dans un écoulement en conduite. / Most of the microbial flora present in the drinking water distribution network is located on the pipe walls. This biofilm is a major concern for drinking water providers as it increases disinfectant decay, provides a shelter for pathogens and is the main site of bacterial growth, thus leading, through bacterial detachment, to the non-respect of drinking water quality criteria. Hydraulic regime is one among several parameters that can be used to control biofilm proliferation. Our first objective was to determine which was the key parameter in the hydraulic regime that was controlling biofilm accumulation. Using Couette-Poiseuille reactors which geometry allow to vary independently wall shear rate (?) an d flow rate, we showed that the wall shear rate was indeed the important parameter for biofilm control. From this result, we built a convective-diffusion model in order to describe bacterial transport and accumulation to the pipe surface. It appeared that biofilm accumulation was a function of ?1/3*t. As hydraulic regime was known to affect biofilm organization, we quantified through image analysis, the effect of wall shear rate, on size, shape and orientation of the biofilm elements. Biofilm stability was studied by inoculations of polystyrene microspheres and E. coli in flow chambers colonized by biofilms. The consequences of the rapid variation of the flow rate on a biofilm formed in a pipe flow were also studied.

Les composés organiques volatils (COV) sont des composés polluants émis dans l’atmosphère par de nombreuses activités industrielles (peintures, adhésifs, solvants de dégraissage et de nettoyage, imprimeries, enduction de revêtements de sols et muraux par du PVC, usines pétrochimiques et pharmaceutiques,…), qui ont des effets nocifs aussi bien sur la santé de l’homme que sur l’environnement(essentiellement pollution photochimique). La lutte contre la pollution atmosphérique due aux émissions de COV est réglementée par les autorités publiques (Directive Européenne 1999/13/CE). Il existe, pour réduire les émissions de COV, différents procédés tels que l’incinération (thermique ou catalytique), la condensation cryogénique, l’adsorption sur charbon actif, le lavage par des solvants, la bioépuration, la séparation par membranes… Les possibilités de mise en oeuvre et d’effi cacité de ces techniques sont fonction des caractéristiques du gaz à traiter (débit et concentration) et des contraintes technologiques et économiques propres au procédé envisagé. Le projet concerne l’étude de faisabilité technique d’un procédé de captation de vapeurs de divers composés organiques (essentiellement des alcanes et des aromatiques),émis par des unités d’enduction, par lavage avec des solvants visqueux et non volatils, des phtalates, issus de ces mêmes unités. L’efficacité des procédés d’absorption étant liée aux équilibres liquide-vapeur, à la cinétique des transferts de masse entre le gaz et le liquide et au choix adéquat du dispositif de contact entre le gaz et le liquide, la recherche scientifique a comporté les phases suivantes : (i) la mesure expérimentale des solubilités et diffusivités des COV étudiés dans les solvants lourds considérés, dans une large gamme de températures, valeurs pour la plupart inédites, (ii) la détermination des cinétiques de transfert dans le film liquide au moyen d’essais réalisés dans un absorbeur pilote à faisceaux de câbles, (iii) la conception d’un procédé d’épuration des effl uents gazeux émis par les unités d’enduction et le développement de modèles de calcul qui incorporent ces paramètres fondamentaux de transfert gaz-liquide, d’une part, et permettent de dimensionner des unités de traitement de gaz effl uents fonctionnant suivant le procédé envisagé, d’autre part. Cette dernière étape est nécessaire pour valoriser les résultats de la recherche auprès d’ensembliers industriels wallons, notamment la société qui parraine le projet. Cette étude, intégrée dans un projet FIRST-EUROPE Objectif 3, d’acronyme EVAPOL, a pu être menée à bien grâce aux subsides de la Région Wallonne et du Fond Social Européen.

Les sites chimiques, pétrochimiques et pétroliers génèrent des effluents chargés en polluants soumis à une réglementation de plus en plus stricte. Le travail de thèse se focalise sur le traitement des effluents industriels et plus spécifiquement sur l'amortissement des pics de pollution via un procédé d'adsorption/désorption afin de minimiser les impacts négatifs sur l'épuration biologique. Pour cela, deux études complémentaires ont été menées en parallèle. La première étude concerne l'adsorption et la désorption de polluants en phase aqueuse avec notamment la sélection d’un adsorbant puis la détermination de ses capacités d'adsorption vis-à-vis de deux molécules modèles. Plusieurs cycles d'adsorption et de désorption ainsi que des pics de pollution ont été réalisés afin de (i) démontrer la faisabilité du procédé, (ii) d'identifier les phénomènes mis en jeu et les paramètres déterminants dans la capacité d'amortissement d'une colonne d'adsorbant et (iii) étudier les phénomènes de compétition entre molécules. Les données expérimentales ont pu être modélisées avec succès à l'aide d’un couplage du modèle Linear Driving Force (LDF) et de l'isotherme de Freundlich. D'autre part, l'impact d'une variation de charge sur les performances épuratoires du traitement biologique seul a été examiné et comparé aux effets observés lors d'un pic de pollution sur un procédé couplant une colonne d'adsorbant (en amont) et le traitement biologique. Un intérêt a également été porté aux foisonnements de bactéries filamenteuses, survenus à plusieurs reprises : une identification des filaments a été réalisée et un traitement de lutte efficace a été mis en place. Les résultats ont démontré qu'une colonne d'adsorbant placée en amont du bassin de biodégradation permet d'améliorer la qualité de l'effluent traité et ainsi de respecter les normes de rejet fixées par la législation.

Les Composés Organiques Volatils (COV) forment une classe de composés variés, jouant un rôle clef dans la chimie atmosphérique et ayant des impacts sur le climat, l’environnement et la santé. De récentes études suggèrent l’implication de COV oxygénés ou biogéniques dans la formation de polluants secondaires tels les aérosols organiques secondaires et l’ozone. Ces COV, présents en zone rurale, sont peu renseignés quant à la variabilité de leurs sources et l’évolution de leurs teneurs ambiantes. Cette thèse a pour but d’améliorer les connaissances sur leur comportement en zone rurale pour une meilleure compréhension de leur rôle dans la chimie atmosphérique. La démarche suivie a reposé sur le développement métrologique et des campagnes de mesure pour constituer une base de données représentative. Des méthodes de mesure ont été adaptées et/ou développées pour la mesure de plus de 80 COV en zone rurale, incluant : 54 COV de C1 à C10 par préconcentration/thermodésorption et analyse par GC-FID on-line ; 21 composés carbonylés de C1 à C6 par dérivation chimique, désorption chimique et analyse par HPLC/UV ; 5 composés aromatiques, 6 aldéhydes de C6 à C11, 6 monoterpènes et 13 alcanes de C9 à C16 par préconcentration/thermodésorption et analyse par GC/FID-MS. Ces méthodes, utilisées dans 2 campagnes de mesure en Mars et Juin 2009 au site de Peyrusse-Vieille (Gers, France), a permis la collecte d’un vaste jeu de données. Son analyse a permis de déterminer les niveaux des COV ciblés en zone rurale, leurs évolutions temporelles et les paramètres les influençant. Furent également soulignés les mécanismes de transport et l’impact des espèces biogéniques sur la chimie atmosphérique. / Volatile Organic Compounds (VOC) constitutes a heterogeneous compounds class, which play a significant part in atmospheric chemistry, impacting climate, environment and health. Recent studies have suggested the implication of biogenic and oxygenated VOCs in the formation processes of secondary species, such as ozone or Secondary Organic Aerosols. Little is known about those compounds, well represented in remote areas; mostly toward their ambient levels and diurnal and seasonal evolutions. This thesis’ objectives are to improve the current knowledge about their behavior in remote areas, for a better understanding of their part in atmospheric chemistry. The method adopted consisted in metrological development and field campaigns, to constitute a representative data base. Measurement methods were optimized and/or developed for the measure of: 54 NMHCs from C2 to C10, using préconcentration/thermodesorption coupled with GC/FID on-line analysis; 21 carbonyl compounds from C1 to C6, by chemical derivatization and chemical desorption coupled with HPLC/UV analysis; and 5 aromatic compounds, 6 aldehydes from C6 to C11, 6 monoterpenes and 6 alkanes from C9 to C16; by preconcentration coupled with thermodesorption and GC/FID-MS analysis. Those methods were used during two measurement campaigns, in March and June 2009, at the remote site of Peyrusse-Vieille (Gers, France). They permitted to collect an important database, whose analysis allowed determining the target compounds’ ambient levels, temporal variations, and the parameters inducing these observations. A thorough analysis then underlined the part transport mechanisms and importance of biogenic species in remote areas.

Cette thèse décrit le développement d’une nouvelle méthode de synthèse et l’établissement de plusieurs synthèses totales de produits naturels poly-oxygénés d’intérêt biologique et médicinal. En particulier, nous décrirons la première synthèse de l’antibiotique antitumoral basidalin comportant une structure unique (chapitre 2). Originalement isolé d’une éponge terrestre en 1983, basidalin est le seul et unique produit naturel possédant un motif tétronamide. De plus, il a démontré des activités antitumorales in vitro et in vivo significatives. Ces attributs ont attiré l’attention des communautés de chimistes de synthèse et médicinale depuis environ trois décennies. Bien que plusieurs approches aient été rapportées dans la littérature, aucune d’entre-elles n’a permis de fournir la basidalin. Afin de surmonter ce défi, une méthode précédemment développée dans le groupe du professeur Boukouvalas a été judicieusement appliquée prouvant ainsi sa haute efficacité. Ainsi, nous avons complété la première synthèse de la basidalin avec un rendement global de 39% pour 5 étapes incluant seulement 3 purifications par chromatographie. Le chapitre 3 concerne le développement d’un procédé de catalyse au fer pour l’installation de substituants carbonés à la position  d’un buténolide, et son application pour la première synthèse d’un antibiotique marin, I’enhygrolide A. Plus spécifiquement, nous avons démontré que le groupement pivalate, jusqu’ici inexploré, est supérieur au triflate en tant que partenaire électrophile dans la réaction de couplage croisé avec des réactifs de Grignard catalysé au fer. Cette découverte aura permis la préparation efficace de I’enhygrolide A en 5 étapes (54%) à partir de produits commerciaux. Dans le chapitre 4, nous décrirons l’élaboration d’une méthode pour la construction d’un composé antitumoral rare de la famille des acétogénines, caractérisé par un motif –(2-hydroxyalkyl)––hydroxybuténolide. La puissance de cette méthodologie a été démontrée par la première synthèse de la donnaienin A. Notre voie de synthèse est convergente (total de 24 étapes, séquence linéaire la plus longue de 15 étapes, rendement global de 6,5%) offrant une flexibilité synthétique considérable pour de futures applications. Finalement, nous avons développé une séquence réactionnelle nouvelle et efficace pour la synthèse de furo[2,3-b]chromones. Ce procédé implique une réaction de cycloaddition/cyclo-inversion de Diels-Alder régiocontrôlée entre un oxazole et une ynone. Elle est suivie par une réaction in situ d’addition/élimination d’oxa-Michael fournissant les furo[2,3-b]chromones avec, de manière générale, de haut rendements. Son utilité a été démontrée lors de la première synthèse du bothriofuran A, accomplie en 5 étapes (rendement global de 27%). / This thesis describes the development of new synthetic methods and the establishment of streamlined total syntheses of densely functionalized oxacyclic natural products of biological and medicinal interest. In particular, we describe the first synthesis of the structurally unique antitumor antibiotic basidalin (Chapter 2). Originally isolated from a terrestrial fungus in 1983, basidalin is the first and only natural product known thus far to possess a tetronamide motif. In addition, basidalin displays significant antitumor activity in vitro and in vivo. These attributes have captured the interests of the synthetic and medicinal chemistry communities for over three decades. Notwithstanding the several approaches reported in the literature, none of them were successful in delivering even traces of basidalin. To overcome this challenge, advantage of previously conveyed technology by the Boukouvalas group was taken to judiciously design a strategy that proved highly effective. Indeed, we were able to synthesize basidalin in 39% overall yield after 5 steps and only 3 purifications by chromatography. Chapter 3 concerns the development of a new, iron-catalyzed process for installing carbon substituents onto the –position of the butenolide ring and its application to the first synthesis of the marine myxobacterial antibiotic enhygrolide A. Specifically, we have shown that the hitherto unexplored butenolide pivalates are superior to triflates as electrophilic partners in iron-catalyzed sp2-sp3 cross-coupling with Grignard reagents. This discovery, combined with a tactically sound synthesis plan, enabled enhygrolide A to be prepared with high overall efficiency (54%) in 5 steps from commercial chemicals. In Chapter 4 we describe a new methodology for constructing a rare type of antitumor annonaceous acetogenins, characterized by an –(2-hydroxyalkyl)––hydroxybutenolide motify. The power of this methodology was demonstrated by the first synthesis of such an acetogenin, namely donnaienin A. Our route is convergent (24 steps in total, longest linear route: 15 steps, 6.5% yield) offering considerable synthetic flexibility for future applications. Finally, we have developed a new and efficient tandem reaction sequence for the synthesis of furo[2,3-b]chromones. This process involves regiocontrolled oxazole−ynone Diels−Alder cycloaddition/cycloreversion followed by in situ oxa-Michael addition/elimination to deliver furo[2,3-b]chromones in generally high yields. Its utility was demonstrated by the first synthesis of a furo[2,3-b]chromone natural product (bothriofuran A), accomplished in 5 steps (27% overall).