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Les alcaloïdes de la pipéridine sont des composés présents à la fois dans le règne animal et végétal. L'approche générale que nous avons développée au cours de ce travail de thèse est basée sur l'utilisation de différents -aminonitriles qui ont été préparés soit par réduction de sels de pyridinium chiraux soit par cyanation anodique d'amines tertiaires dérivées de l'-phényl-éthylamine. Dans le premier cas, la modification de la réaction de Fry nous a permis de préparer les deux énantiomères de la coniine qui constitue l'agent toxique de la grande cigüe (Conium maculatum). En combinant cette méthode avec la métallation de Beak, nous avons pu accéder à la (+)-solénopsine A qui est l'un des constituants du venin des fourmis tropicales Solenopsis invicta. La seconde méthode qui utilise la voie électrochimique, a permis de synthétiser la (+)-myrtine qui est une indolizidine isolée de Vaccinium myrtillis et l'alcaloïde (+)-241D qui est extrait de sécrétions cutanée des grenouilles tropicales Dendrobates speciosus. Enfin, une nouvelle synthèse de la (–)-perhydrohistrionicotoxine (isolée de Dendrobates histrionicus) a été mise au point et cette dernière est basée sur l'alkylation diastéréosélective d'un α-aminonitrile chiral non racémique préparé par voie électrochimique. / Piperidine alkaloids are found in both animal and vegetal kingdoms. In this work, we have developed the synthesis and the utilization of several -aminonitrile systems which have been prepared either from the reduction of chiral non racemic pyridinium salts or from the anodic cyanation of piperidine ring system. In the first case, the modification of the Fry cyanation allowed the synthesis of both enantiomers of coniine which is the toxic component of hemlock (conium maculatum). By virtue of the Beak's lithiation–alkylation procedure, we have been able to synthesize the trans 2,6-piperidine (+)-solenopsin A which is one of the constituents of the venom of fire ant solenopsis invicta. As an alternative process, the anodic cyanation of piperidone derivatives allowed us to prepare the quinolizidine alkaloid (+)-myrtine (vaccinum myrtillis) and the all cis-2,4,6-piperidine alkaloid (+)-241D which is extracted from the skin of brightly colored neotropical frog dendrobates speciosus. Our final synthetic approach has been devoted to the stereoselective construction of spiropiperidine (–)-perhydrohistrionicotoxin whose tertiary chiral center was elaborated through the diastereoselective alkylation of an α-aminonitrile system which has been prepared by electrochemical means.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Ce travail de thèse présente le développement de nouvelles réactions de formation de liaisons carbone-carbone. Le premier chapitre décrit la cyanation d’arylzinciques par catalyse au cobalt à partir d’une source non toxique et bénigne, le N-cyano-N-phenyl-p-methylbenzenesulfonamide (NCTS), et conduit à de bons rendements en benzonitriles correspondants. Dans cette réaction, le cobalt sert de catalyseur non seulement pour la formation des arylzinciques mais aussi pour la formation de liaisons C-CN. Les groupements fonctionnels, cétone et nitrile, sont permis lorsque le complexe de cobalt associé au ligand bipyridine est utilisé. Le deuxième chapitre porte sur l’homocouplage Csp3-Csp3. Un simple halogénure de cobalt permet de catalyser la dimérisation des halogénures d’alkyles et des acétates d’allyles avec de bons à d’excellents rendements. L’ajout d’iodure de sodium permet d’étendre cette réaction aux chlorures et tosylates d’alkyles. Le couplage croisé entre 2 halogénures d’alkyle différents a également été testé mais les conditions doivent être optimisées. Dans le troisième chapitre, le couplage croisé catalysé au cobalt entre des bromures vinyliques et des chlorures benzyliques est présenté. Des halogénures de vinyles et de benzyles porteurs de groupements electrodonneurs ou electroattrateurs peuvent ainsi être couplés efficacement avec rétention de la configuration de la double liaison. Un mécanisme radicalaire semble être impliqué. Enfin, le dernier chapitre décrit l’arylation d’une 2-phenylpyridine avec un arylzincique par catalyse au cobalt par activation d’une liaison C-H et conduit à de premiers résultats encourageants. / This thesis presents the development of cobalt-catalyzed carbon-carbon bonds formation. The first chapter describes a novel cobalt-catalyzed electrophilic cyanation of arylzinc species, employing benign and non-toxic N-cyano-N-phenyl-p-methylbenzenesulfonamide (NCTS) as the cyano source. In this reaction, cobalt catalyzes both the formation of arylzinc species and the cyanation reaction. Various benzonitriles are synthesized affording good to excellent yields. Using cobalt-bipyridine complexes instead of CoBr2, ketone and nitrile groups can be tolerated. The second chapter reports cobalt-catalyzed Csp3-Csp3 homocoupling reaction. A simple catalytic system could deliver dimers of a number of alkyl halides/pseudohalides and allylic acetates. Sodium iodide is crucial for the homocoupling of unactivated alkyl chlorides and tosylates. This method is extended to alkyl-alkyl cross-coupling; however, the conditions still need to be optimized. The third chapter describes a cobalt-catalyzed vinyl-benzyl cross-coupling. A variety of functionalized vinyl bromides and benzyl chlorides are efficiently coupled under mild conditions in good to excellent yields, with retention of Z/E configuration. A few mechanistic experiments indicate a single electron transfer involved. The last chapter discusses the progress on the cobalt-catalyzed arylation of 2-phenylpyridine with an arylzinc species by C-H activation and promising results are obtained.

La catalyse acide pour la synthèse de structures hétérocycliques à visée thérapeutique est un outil puissant qui présente des avantages économiques certains. Nous décrivons ici la synthèse de 1,4-dihydropyridines non symétriques catalysée selon différentes approches, à partir d'aldéhydes -insaturés et de -énaminoesters. La synthèse de catalyseurs chiraux a ensuite permis l'obtention de ces molécules de manière énantiosélective. L'extension de cette réaction à des -cétoesters et -énaminones cycliques a également conduit à la formation de 2H-chroménones et tétrahydroquinolinones de manière régiosélective. Une seconde partie de ce mémoire traite de la synthèse de deux alcaloïdes naturels, la (R)-Crispine A et la (R)-Bernumicine, via l'utilisation d'-aminonitriles précurseurs, préparés par cyanation anodique. Utilisés dans une séquence diastéréosélective d'alkylation-réduction, ces derniers ont permis l'obtention des composés finaux avec des excès énantiomériques supérieurs à 90%.

This thesis deals with the preparation and use of chiralbispyridylamides as ligands in metal-catalyzed asymmetricreactions. The compounds were prepared by amide formation usingdifferent coupling reagents. Bispyridylamides havingsubstituents in the 4- or 6- positions of the pyridine ringswere prepared by functional group interconversion of the 4- or6- halopyridine derivatives. These synthetic approaches provedto be useful for various types of chiral backbones. Pseudo C2-symmetric bispyridylamides were also synthesizedby means of stepwise amide formation. The compounds were used as ligands in themicrowave-accelerated Mocatalyzed asymmetric allylic alkylationreaction. Ligands having ð-donating substituents in the4-positions of the pyridine rings gave rise to products withhigher branched to linear ratio. The catalytic reaction, whichproved to be rather general for allylic carbonates with anaromatic substituent, was used as the key step in thepreparation of (R)-baclofen. The Mo-bispyridylamide catalystprecursor was studied by NMR spectroscopy. Bispyridylamide complexes of metal alkoxides were alsoevaluated in the asymmetric addition of cyanide to aldehydesand the metal complexes involved were studied by NMRspectroscopy and X-ray crystallography. Chiral diamines wereused as additives to study the ring opening of cyclohexeneoxide with azide, catalyzed by Zr(IV)-bispyridylamidecomplexes. Various bispyridylamides were attached to solid supports oforganic or inorganic nature. The solid-supported ligands wereused in Mo-catalyzed asymmetric allylic alkylation reactionsand in the asymmetric addition of cyanide to benzaldehyde. Keywords:asymmetric catalysis, chiral ligand, pyridine,amide, allylic alkylation, enantioselective, cyanation,ring-opening, chiral Lewis acid.

<p>This thesis deals with the preparation and use of chiralbispyridylamides as ligands in metal-catalyzed asymmetricreactions.</p><p>The compounds were prepared by amide formation usingdifferent coupling reagents. Bispyridylamides havingsubstituents in the 4- or 6- positions of the pyridine ringswere prepared by functional group interconversion of the 4- or6- halopyridine derivatives. These synthetic approaches provedto be useful for various types of chiral backbones. Pseudo C₂-symmetric bispyridylamides were also synthesizedby means of stepwise amide formation.</p><p>The compounds were used as ligands in themicrowave-accelerated Mocatalyzed asymmetric allylic alkylationreaction. Ligands having ð-donating substituents in the4-positions of the pyridine rings gave rise to products withhigher branched to linear ratio. The catalytic reaction, whichproved to be rather general for allylic carbonates with anaromatic substituent, was used as the key step in thepreparation of (R)-baclofen. The Mo-bispyridylamide catalystprecursor was studied by NMR spectroscopy.</p><p>Bispyridylamide complexes of metal alkoxides were alsoevaluated in the asymmetric addition of cyanide to aldehydesand the metal complexes involved were studied by NMRspectroscopy and X-ray crystallography. Chiral diamines wereused as additives to study the ring opening of cyclohexeneoxide with azide, catalyzed by Zr(IV)-bispyridylamidecomplexes.</p><p>Various bispyridylamides were attached to solid supports oforganic or inorganic nature. The solid-supported ligands wereused in Mo-catalyzed asymmetric allylic alkylation reactionsand in the asymmetric addition of cyanide to benzaldehyde.</p><p><b>Keywords:</b>asymmetric catalysis, chiral ligand, pyridine,amide, allylic alkylation, enantioselective, cyanation,ring-opening, chiral Lewis acid.</p>

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

De nouveaux β-aminoalcools chiraux ont été synthétisés en 3 à 4 étapes avec de bons rendements globaux (19-42%). Ils ont été testés en tant que ligands dans la réaction de réduction de cétones aromatiques par transfert d’hydrogène. Des excès énantiomériques jusqu’à 91% ont été obtenus avec de bonnes conversions jusqu’à 99%. La réduction asymétrique de cétones aromatique par le borane a été également étudiée. Ces β-aminoalcools se sont montrés actifs mais pas très énantiosélectifs. Ces composés ont également été utilisés en tant que ligands dans la réaction d’addition du diéthylzinc sur des aldéhydes aromatique conduisant aux produits désirés avec de bons rendements (jusqu’à 98%) et de bonnes énantiosélectivités (jusqu’à 80%). En revanche, la réaction d’addition d’autres organométalliques (l’organozincique, le silane, l’étain et le nickel) sur aldéhydes montre de faible énantiosélectivité dans la plupart de cas.Dans la dernière partie de ce travail, un des β-aminoalcools synthétisés a été évalué dans la réaction de cyanation catalytique énantiosélective d’aldimines. Malgré des bonnes conversions obtenues, des faible énantiosélectivités ont été observées. / Chiral β-aminoalcohol compounds were prepared in 3 or 4 steps from isosorbide in good overall yields (19-42%). These compounds were used as ligands in the asymmetric transfer hydrogenation of aromatic ketones giving good enantioselectivities (up to 91% ee) and excellent conversions (up to 99%). The asymmetric reduction of aromatic ketones by borane complexes using these aminoalcohols was also evaluated. Good catalytic activity but low enantioselectivity were observed. Asymmetric addition of diethylzinc to aromatic aldehydes using these β-aminoalcohols was also studied leading to desired products in good yields (up to 98%) and good enantioselectivities (up to 80%). However, no asymmetric induction was observed when using other organometallics (organozinc, silane, nickel, tin).The last part of this work consisted in evaluating one of these β-aminoalcohols in the Titanium-catalyzed asymmetric cyanation of aldimines. Despite good conversions, low enantioselectivities were observed.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal