La synthèse d’une nouvelle famille d’ènediynes comportant un motif perfluoré a été réalisée en 6 à 7 étapes. Leur activité anticancéreuse a été étudiée sur un panel de lignées cellulaires provenant de différents tissus ; des IC50 de l’ordre du µM ont été obtenus. Leur réponse en IRM du fluor 19 a aussi été évaluée, dans le but d’impliquer ces composés en théranostique (association de la thérapie et du diagnostic). Une étude mécanistique a été menée afin de comprendre le mécanisme biologique en jeu au cœur des cellules.Les ènediynes ont souvent vu leur développement stoppé en raison d’effets secondaires trop importants. Afin d’anticiper cette problématique, des stratégies de ciblage ont été développées pour nos composés. Dans un premier temps, la réponse à l’irradiation UV de nos composés a été mesurée. Dans un second temps, leur encapsulation dans des micelles polymériques a été réalisée.Enfin, dans un projet plus fondamental, la réactivité de substrats ènediynes et diène-ynes a été étudiée. Des cycloisomérisations procédant avec double transfert de chiralité ont été développées, permettant l’accès à des benzofulvènes et indènes. Deux variantes d’une réaction tandem d’Alder-Ene conduisant à des allyl-indènes ont aussi été décrites. / Synthesis of a new family of enediynes bearing a perfluorinated moiety was reached in 6 to 7 steps. Their anticancer activity was studied on a cell line panel from different tissues; IC50 values in the µM range were obtained. Their 19 fluorine MRI response was also evaluated, in order to involve them in a theranostic strategy (association of therapy and diagnosis). A mechanistic study was conducted to understand the biological mechanism at stake inside cells.Enediynes often saw their development stopped because of harmful side effects. To anticipate this problem, targeting strategies were developed for our compounds. First, their response to UV irradiation was measured. We then succeeded in their encapsulation inside polymeric micelles.Finally, in a more fundamental project, reactivity of enediyne and diene-yne substrates was studied. Cycloisomerisations proceeding with a double chirality transfer were developed, allowing access to benzofulvenes and indenes. Two variations of a tandem Alder-Ene reaction leading to allyl-indenes were also described.

With increasing environmental awareness and natural resource limitations, researchers must begin to incorporate sustainability into their process and product designs. One target for green engineering is in reaction and separation design. This is typically done in a wasteful and often toxic manner with organic solvents and lack of recycle. The following thesis discusses alternatives to these costly separations by means of ionic liquids, benign extraction, separation with carbon dioxide, and near critical water. Ionic liquids are combined with carbon dioxide to induce melting point depressions of up to 124 degrees Celsius. Using this system as a reaction medium will offer control over the reaction phases while utilizing green solvents. Benign extractions are performed on both ferulic acid and on proteins from biomass by replacing alkaline solvents and costly protein separation techniques with simple liquid-liquid extraction. This means simpler systems and less waste than from previous methods. This thesis also discusses an opportunity for more efficient separation and recycle of a pharmaceutical catalyst, Mn-Salen. Using carbon dioxide with the organic aqueous tunable solvent system, the reaction can be run homogeneously and the product and catalyst separated heterogeneously, thus creating an extremely efficient process. Lastly, near critical water is used as an extraction and reaction medium by extracting ferulic acid from Brewers Spent Grain and then catalyzing its transformation to 4-vinylguaiacol. In this manner a simple, benign process is used to turn waste into valuable chemicals. Although somewhat different, each of the studied processes strives to eliminate waste and toxicity of many commonly used reaction and separation techniques, thus creating safe and sustainable processes.

ABSTRACT FUNCTIONALIZATION OF SATURATED BICYCLIC HYDROCARBONS: HIGH TEMPERATURE BROMINATION &Ouml / zer, Melek Sermin M.Sc., Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Metin Balci January 2011, 139 pages Although hydrocarbons are readily available and extremely cheap starting materials, they cannot be used in synthetic chemistry without prior activation. The selective functionalization of saturated hydrocarbons under mild conditions is of both biochemical and industrial importance. Initially, saturated hydrocarbons such as octahydro-1H-indene 80, octahydro-1H-4,7-methanoindene 81 and bicyclo[4.2.0]octan-7-one 82 were synthesized as starting materials. Then high temperature bromination reactions of these saturated hydrocarbons as a method for C-H bond activation have been investigated and the synthetic application of the formed intermediates has been searched. Furthermore, the role of the alkyl substituents in tricyclic systems and the effect of carbonyl group in bicyclo[4.2.0] octan-7-one 82 have been studied and the mechanism for the formation of the products have been discussed. Finally, whole products were conscientiously purified and characterized.

Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit lässt sich thematisch in drei Bereiche gliedern. Der erste Teil handelt von der Synthese stark elektronenziehender Ligandensysteme und deren Umsetzung zu Metallocendichloriden. Es zeigt sich, dass die Umsetzung von pentafluorbenzolhaltigem Cyclopentadien, Inden oder Fluoren mit Silizium-Verbindungen nicht zu der gewünschten Reaktion zu Si-verbrücken Systemen führen, sondern, dass sich andersartige Si-F-Moleküle bilden. Zugängliche, unverbrückte Komplexe zeigen im besonderen eine geringe Stabilität im Vergleich zu ’nicht-C6F5-haltigen’ Metallocenen. Die Hauptthematik der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von in 2-Position funktionalisierter sowie verbrückter Indene und deren Umsetzung zu Metallocenkomplexen. Hierbei interessiert vor allem der sterische Einfluss der am Ligandensystem sitzenden Gruppen. Die Darstellung der Inden-2-verbrückten Indene erstreckt sich über eine Bromaddition, thermodynamische Freisetzung von HBr, Grignard-Reaktion und anschließender Brückenbildung mit Cyclopentadien- und tert.Butylamineinheiten. Weiterer Bestandteil dieses Abschnitts ist die Umsetzung der synthetisierten Moleküle zu Metallocenverbindungen. Dabei werden auf diesem Wege Sandwich- bzw. Halbsandwich-Komplexe in guter Ausbeute erhalten. Der dritte Bereich beschäftigt sich mit der Umsetzung von Titan-4-chlorid gegenüber unterschiedlichern Trimethylsilyl-substituierten Indenen. Durch Substitution eines Chloratoms durch eine Phenolatgruppe erhält man die Indenyldichlortitanphenolate.

Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit lässt sich thematisch in drei Bereiche gliedern. Der erste Teil handelt von der Synthese stark elektronenziehender Ligandensysteme und deren Umsetzung zu Metallocendichloriden. Es zeigt sich, dass die Umsetzung von pentafluorbenzolhaltigem Cyclopentadien, Inden oder Fluoren mit Silizium-Verbindungen nicht zu der gewünschten Reaktion zu Si-verbrücken Systemen führen, sondern, dass sich andersartige Si-F-Moleküle bilden. Zugängliche, unverbrückte Komplexe zeigen im besonderen eine geringe Stabilität im Vergleich zu ’nicht-C6F5-haltigen’ Metallocenen. Die Hauptthematik der Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese von in 2-Position funktionalisierter sowie verbrückter Indene und deren Umsetzung zu Metallocenkomplexen. Hierbei interessiert vor allem der sterische Einfluss der am Ligandensystem sitzenden Gruppen. Die Darstellung der Inden-2-verbrückten Indene erstreckt sich über eine Bromaddition, thermodynamische Freisetzung von HBr, Grignard-Reaktion und anschließender Brückenbildung mit Cyclopentadien- und tert.Butylamineinheiten. Weiterer Bestandteil dieses Abschnitts ist die Umsetzung der synthetisierten Moleküle zu Metallocenverbindungen. Dabei werden auf diesem Wege Sandwich- bzw. Halbsandwich-Komplexe in guter Ausbeute erhalten. Der dritte Bereich beschäftigt sich mit der Umsetzung von Titan-4-chlorid gegenüber unterschiedlichern Trimethylsilyl-substituierten Indenen. Durch Substitution eines Chloratoms durch eine Phenolatgruppe erhält man die Indenyldichlortitanphenolate.