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

Ces dernières années, les recherches industielles et académiques ont connu des bouleversements sansprécédents liés à la notion de Développement Durable. Le choix des matières premières, des réactions,des procédés, et la caractérisation du produit final obligent les industriels à repenser leur mode deproduction. Ce changement peut notamment s’effectuer par « la conception de produits et de procédéschimiques permettant de réduire ou d’éliminer l’utilisation et la synthèse de leurs substancesdangereuses. » Les travaux de recherche décrits dans cette thèse s’inscrivent dans ce contexte etconcernent la mise au point de nouveaux systèmes réducteurs utilisant des hydrosiloxanes commesubstituts des hydrures d’aluminium et de bore.Dans cet objectif, plusieurs systèmes réducteurs basés sur l’utilisation du 1,1,3,3-tétraméthyldisiloxane(TMDS) associé à un complexe métallique ont pu être développés au laboratoire. Selon la nature dumétal employé, les réductions sélectives de diverses fonctions organiques ont été effectuées. Ainsi, lefer (III) acétylacétonate associé au TMDS a permis la réduction de nitro aromatiques en anilinescorrespondantes ; le palladium sur charbon la synthèse d’alcoxysiloxanes à partir de cycles oxygénés,d’alcools ou de carbonyles ; les esters ont également été réduits en alcools par action d’un complexede molybdène ou de vanadium ; la réduction d’acides ainsi que la cyclisation de diacides ont pu êtreeffectuées à l’aide de tribromure d’indium et ce dernier complexe a également montré une bonneefficacité pour la réduction d’oxydes de phosphine. / In recent years, industrial and academic researches have experienced unprecedented changes related tothe concept of sustainable development. The choice of raw material, reactions, processes, andcharacterization of final products are constraining the industrials to rethink their production methods.This change can be accomplished by “the conception of chemical products and processes that reduceor eliminate the use and synthesis of hazardous materials.” The research work described in this thesisis focused on the development of new reducing systems using hydrosiloxanes as substitutes foraluminum and boron hydrides.In this context, several reducing systems based on the use of 1,1,3,3-tetramethyldisiloxane (TMDS)associated with a metal complex have been developed in the laboratory. Depending on the metal,selective reductions of various organic functions were performed. Thus, iron (III) acetylacetonate andTMDS allowed the reduction of aromatic nitro compounds; palladium on charcoal was used for thesynthesis of alcoxysiloxanes from oxygenated rings, alcohols or carbonyl compounds; esters were alsoreduced into alcohols by the action of a molybdenum or a vanadium complex; reduction of carboxylicacids as well as the cylization of dicarboxylic acids have been carried out using indium tribromide andthe latter complex also proved efficiency for the reduction of phosphine oxides derivatives

Plus de la moitié des médicaments mis sur le marché entre 1981 et 2014 sont des produits naturels ou des dérivés. Ainsi, les structures des produits naturels sont une excellente source d'inspiration pour la découverte de nouveaux médicaments. L'introduction de cette thèse met en lumière le rôle important joué par les produits naturels en chimie médicinale. De plus, la préparation de produits naturels peut déboucher sur le développement de nouvelles méthodes de synthèse. Ainsi, au cours de cette thèse une approche synthétique de plusieurs produits naturels a été réalisée. Ces composés présentent des motifs clés tels que des amino-alcools 1,3, des diamines 1,3 ou un tétrahydropyrane. Les études synthétiques réalisées comprennent le développement de nouvelles méthodes pour accéder à ces structures. D'autre part, une réaction de Heck permettant l'accès à des précurseurs de tri-aryl éthylènes a été mise au point. / It has been estimated that more than half of all approved drugs, from the period 1981 to 2014, are either natural products or their derivatives. This, thus, indicates that natural products (NP), together with natural product derived and natural product inspired structures are significant as sources for potential leads towards the discovery of new drugs. The introduction of this thesis thereby highlights the importance of natural products in the field of drug discovery. In addition, the introduction emphasizes on the importance of natural products as a field of research. This is as the synthesis of natural products can result in the development of new synthetic methods which can then be applied to a broader range of applications across the field of chemistry. This new information, thus, bridges a gap in the scientific knowledge and allows for progress in science. Therefore the content of this thesis describes the syntheses and development of new synthetic methods towards bioactive natural products containing 1,3-amino alcohol, 1.3-diamine, THP-ring as well as tri-aryl ethylene unit which represent the key themes of (+)-negamycin (Chapter 1), (-)-cernuine and (+)-cermizine D (Chapter 2), enigmazole A (Chapter 3) and tamoxifen (Chapter 4), respectively.

Au cours de nos différents travaux sur les réactions de cyclisations électrophiles diastéréosélectives 5-endo d’hydroxamates insaturés par l’hexafluorophosphate de bromo biscollidine (HBB). Nous avons constaté la formation d’imidates cycliques et nous avons mis en évidence un réarrangement lactames-imidates. Une fragmentation de type Beckman aboutissant à la formation d’une famille de cyano énones, anisi qu’une nouvelle formation d’imidates a été étudiée.Dans l’introduction générale, nous avons rapporté différents exemples d’halolactonisations électrophiles 5-endo et 5-exo, énantio et diastériosélectives rapportés dans la littérature, ainsi que les facteurs influençant la régio et la diastereoselectivité de ces cyclisations.Dans le premier chapitre, après un rappel bibliographique sur les différentes synthèses de lactames à partir de différents substrats par cyclisation électrophile, nous avons présenté nos propres travaux.Le traitement d’hydroxamates β, γ−éthyléniques γ-disubstitués avec de l’hexafluorophosphate de bromo bis(sym-collidine) dans du dichlorométhane aboutit à la formation de lactames et d’imidates cycliques. On a pu confirmer par des études RMN, l’existence d’un réarrangement lactame-imidate cyclique.Dans une deuxième partie, nous avons étudié la diastereosélectivité de la cyclisation. A cet effet, des hydroxamates optiquement actifs ont été synthétisés via la méthodologie développée par Evans. Dans tous les cas, un seul produit, un bromo-imidate cyclique optiquement actif est obtenu.Dans le deuxième chapitre, l’étude de la réaction de cyclisation des hydroxamates β, γ−éthyléniques γ-monosubstitués avec HBB, nous a permis de mettre en évidence une fragmentation de type Beckmann. Cette dernière est améliorée par réaction des produits de cyclisation avec de la triethylamine. On a généralisé cette fragmentation en l’appliquant à différents substrats.Enfin, dans le troisième chapitre, après une étude bibliographique sur la synthèse d’imidates et leurs utilités en synthèse organique, on a synthétisé des imidates β, γéthyléniques, afin de les utiliser comme substrats dans la réaction de cyclisation éléctrophile utilisant HBB. Dans ce cas aussi, la formation d’imines cycliques est constatée. / This work deals with the 5-endo halogeno electrophilic cyclization reactions of β,γ-ethylenic hydroxamates to give halolactames and halo cyclic iminolactones.In the first chapter, the reaction of γ-disubstituted β,γ-unsaturated hydroxamates with bis(collidine)bromine(I) hexafluorophosphate is studied. This type of reaction led mainly to the formation of bromo cyclic imidates, which were the thermodynamic products. Unsaturated cyclic imidates were then obtained by reaction with triethylamine. A lactame-iminolactone rearrangement was obtained during those reactions. In a next step we decided to study the diastereoselectivity of the reaction, using optically actif hydroxamates. In the second chapter, we decided to study the reaction of bis(collidine)bromine(I) hexafluorophosphate with γ-aryl β,γ-unsaturated hydroxamates, the corresponding bromo cyclic imidates were also obtained. However, by reaction with triethylamine, these compounds led with good yields, to the formation of 3-cyano-2-propen-1-ones by a Beckmann type fragmentation reaction. In the third chapter, the reaction of γ-mono and disubstituted β,γ-unsaturated imidates with bis(collidine)bromine(I) hexafluorophosphate is studied. The results that we obtained were not sufficient enough to understand the electrophilic cyclization mechanism of these types of substrates.

Plusieurs paramètres peuvent influencer l'auto-assemblage des copolymères à blocs : la nature chimique, la concentration, la température ou encore l'architecture de la macromolécule en sont quelques exemples. C'est en partant de ces considérations que l'objectif de ce travail de thèse a été fixé. <br />Il s'agit d'étudier l'effet de la cyclisation de copolymères à blocs sur leurs propriétés d'auto-assemblage en solution et en masse. Dans un premier temps, des copolymères diblocs linéaires et cycliques, composés d'un bloc PS hydrophobe et d'un bloc PI hydrophobe ou PVME hydrophile, ont été élaborés en utilisant une stratégie de synthèse fondée sur la combinaison de méthodes de polymérisations vivantes contrôlées et de couplage des extrémités de chaînes. Nous avons ensuite comparé les comportements auto-associatifs, en solution diluée et en masse, des copolymères cycliques avec ceux de leurs précurseurs linéaires de même composition et de même masse molaire. L'influence de plusieurs paramètres a été examinée : le choix du solvant (sélectif ou non de l'un des blocs, mélanges...), la température, la méthode de préparation des échantillons, la concentration, etc... Ces objectifs n'auraient pu être atteints sans l'utilisation de techniques d'analyse physico-chimique complémentaires.

Ce mémoire s'articule autour de deux aspects complémentaires des processus qui accompagnent le transfert d'électron. Le cœur de ce projet concerne la valorisation de l'électrochimie moléculaire comme technique d'activation dans deux directions : activation de processus mécaniques ou de mouvements moléculaires dans des architectures commutables pour lesquelles un transfert d'électron fournit l'impulsion tout en permettant le contrôle et la lecture de l'état d'un système dynamique, et activation de processus chimiques pour lesquels l'électrochimie est exploitée en ingénierie moléculaire pour élaborer des molécules complexes et proposer une alternative efficace aux méthodes classiques de la synthèse organique. Le fil conducteur « activation électrochimique » est déroulé autour deux grandes classes de composés : les -dimères de dérivés du viologène et les macrocycles conjugués à base de pyrrole. Dans la première partie de ce mémoire, nous présenterons nos résultats en matière de systèmes moléculaires commutables dont les mouvements intramoléculaires et les propriétés sont activés et contrôlés par simple transfert d'électron tandis que la deuxième partie est centrée sur l'ingénierie électrochimique de porphyrines étendues.

Des supports polymères insolubles, à haute porosité et à cellules ouvertes, appelés polyHIPEs, ont été préparés par polymérisation d'émulsions inverses hautement concentrées (HIPEs). Un polyHIPE précurseur, le (vinyl)polystyrène polyHIPE, a été synthétisé puis caractérisé dans le but d'être fonctionnalisé sous forme de colonne ou de petits dés. Ce précurseur, porteur d'un grand nombre de groupements vinylbenzyle, permet l'addition de petites molécules fonctionnelles, en particulier l'addition régiosélective par voie radicalaire de thiols fonctionnels. Un polyHIPE stannique a également été préparé par copolymérisation de monomères chlorostanniques. Les polyHIPEs fonctionnels se sont révélés efficaces pour l'extraction sélective d'espèces chimiques en solution et pour des réductions et cyclisations radicalaires. Le contrôle de la taille et de la polydispersité des cellules a été étudié.

Le manuscrit concerne la modélisation de mécanismes de régulation de l'expression génétique. Il se divise en deux parties. <br />Une étude statique de la formation de boucles dans la molécule d'ADN par exemple observable lors de la répression, à l'étape de transcription, de l'opéron Lac. Sont pris en compte : les effets liés à la taille des protéines fixant la boucle, des mécanismes entraînant une perte de rigidité du double brin - typiquement l'accrochage d'autres protéines - ainsi que son étirement au moyen d'une force extérieure. Nous avons calculé numériquement les diverses distributions en extension, ainsi que le facteur de cyclisation du modèle de polymère semi-flexible, dit "du ver". Seule la rigidité de courbure de l'ADN a été considérée. Nous avons adapté l'expression analytique obtenue par Shimada et Yamakawa en 1984. <br />Suit un bilan posant les bases d'une simulation stochastique du mécanisme permettant, à l'étape de réplication, le Contrôle du Nombre de Copie (CNC) du plasmide ColE1. Ce travail numérique devrait compléter une future caractérisation tant théorique qu'expérimentale, de la robustesse au bruit.

Nous avons réalisé la synthèse de nouvelles indolizidines polyhydroxylées, analogues de la swainsonine, inhibiteurs potentiels de glycosidases et d'urées cycliques de conformation restreinte portées par une pipéridine, agents permettant de contrôler la prolifération de cellules tumorales. Ces deux familles de composés ont été préparées à partir d'une pipéridine clé, obtenue par réaction de Mannich intramoléculaire entre le trans-4-oxo-buténoate d'éthyle et une bétâ-aminocétone protégée sous forme d'acétal. Dans un premier temps, nous avons synthétisé une indolizidine tri-hydroxylée en série racémique et en série optiquement pure en 10 étapes. En vue d'accroître l'activité inhibitrice, nous avons mis au point la synthèse d'une indolizidine tétra-hydroxylée possédant un groupement hydroxyle supplémentaire sur le cycle pipéridinique, nécessitant la préparation de la bétâ-aminocétone protégée optiquement pure correspondante. Les activités de ces deux indolizidines précédemment préparées en série racémique et en série optiquement pure ont été évaluées sur six enzymes commerciales. Seule l'indolizidine racémique tétra-hydroxylée s'est révélée être un inhibiteur sélectif de la bétâ-galactosidase d'Aspergillus oryzae (Ki 157 µM). Dans un deuxième temps, nous avons synthétisé des urées cycliques de conformation restreinte par réaction de l'intermédiaire clé, sur différents isocyanates commerciaux, suivie d'une cyclisation de Michael hautement stéréosélective. L'activité antiproliférative de ces nouveaux composés a fait l'objet d'une évaluation sur trois lignées cellulaires humaines, mais ils ne se sont malheureusement pas révélés cytotoxiques. Enfin, nous avons utilisé la réactivité de l'intermédiaire clé pour synthétiser différents types de molécules : des thiourées cycliques et des composés comportant une guanidine cyclique à 5 ou 6 chaînons constituant le squelette de base d'un produit naturel, la cylindrospermopsine

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal