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Le projet présenté dans ce manuscrit consiste à utiliser la technologie des polymères à empreintes moléculaires (MIPs) pour concevoir de nouveaux outils pour la synthèse organique. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l'étude du potentiel des MIPs en organocatalyse, par l'intermédiaire d'une activation entropique dans les empreintes. Pour cela, plusieurs organocatalyseurs de type quinine thiourée ont été synthétisés afin d'être intégrés dans les cavités du polymère. Malgré l'efficacité de l'impression montrée en HPLC, aucun effet bénéfique sur la vitesse ou l'énantiosélectivité de la réaction n'a pu être mis en évidence par l'utilisation des différents MIPs synthétisés dans la catalyse de la réaction de Henry. Dans un second temps, nous avons développé une stratégie de séparation efficace et applicable à une large gamme de composés en utilisant la technologie des MIPs associées à celle des tags. Notre tag a été formé par réaction de "chimie click" générant ainsi un groupement triazole reconnaissable par un MIP-Tag. Après avoir montré l'efficacité et la sélectivité du MIP-Tag pour une famille de triazoles, l'extraction sélective de la tyrosine taggée d'un mélange d'acides aminés a été réalisée avec une très bonne sélectivité. Par la suite, l'application de notre procédé au recyclage de catalyseurs dérivés de pybox et de proline a été étudiée. Enfin, nous avons montré l'efficacité de notre méthode pour l'élimination de l'oxyde de triphénylphosphine lors d'une réaction de Mitsunobu. La purification d'un milieu réactionnel en SPE au moyen du MIP-Tag a permis l'élimination de 99% de l'oxyde de triphénylphosphine taggé. / This work deals with the use of molecular imprinting technology for the design of new tools in organic sythesis. First, we studied the potential of MIPs in organocatalysis through activation in the imprints. For this purpose, several thiourea-cinchona alkaloid derivatives have been prepared so as to be introduced in the polymer cavities. The use of different MIPs synthesised with these polymerisable catalysts in Henry reaction did not show any advantageous effect on reaction rate or enantioselectivity. Secondly, we have prformed the development of a strategy for separation and recovery of a wide range of compounds by relating tag technology with molecular imprinting. Efficiency and selectivity of MIP-Tag for in triazole series have been demonstrated. Tagged tyrosine has been selectively extracted from an amino-acid mixture. Then, the application of this Tag technology for the recovery of pybox and proline catalyst was investigated. Finally, we have demonstrated the efficiency of our process for the removal of triphenylphosphine oxide formed during a Mitsunobu reaction. The removal of 99% of tagged phosphine oxide was perforrmed by the purification of a reaction medium in SPE by means of MIP-Tag.

Ce travail décrit la synthèse, l’oligomérisation et l’étude structurale de [alpha-N-amino]mères. En extrapolant une stratégie de synthèse originale d’alpha-hydrazinoacides optiquement purs développée au LCPM nous avons pu obtenir de manière satisfaisante les N-aminodipeptides, précurseurs indispensables à la suite du projet. Nous avons pu montrer que l’activation du partenaire acide impliqué dans la réaction clé de Mitsunobu, habituellement obtenue par l’utilisation du groupement phtalimide, pouvait être avantageusement réalisée par l’introduction d’une fonction hydrazone à caractère fortement électroattracteur. Une extension de cette méthode de synthèse sur résine est un résultat qui constitue une mise en œuvre efficace de la réaction de Mitsunobu en SPS. Les N-aminodipeptides obtenus ont ensuite été engagés dans des réactions d’oligomérisation. Une étude préliminaire en phase liquide a permis de démontrer la faisabilité d’un couplage peptidique classique entre deux unités pseudopeptidiques déprotégées. La suite de l’étude a été effectuée sur phase solide et nous a permis d’obtenir les tous premiers oligomères à squelette alpha-N-aminopeptidique jamais synthétisés à ce jour. Enfin, dans le troisième chapitre, ces oligomères ont été étudiés par modélisation moléculaire et par différentes méthodes spectroscopiques (RMN, IR) qui ont permis de mettre en évidence un repliement par l’établissement de liaisons hydrogène intramoléculaires / This work describes the synthesis, the oligomerization and the structural study of N-aminopeptides. By extrapolating an original strategy of hydrazinoacids synthesis developed in the LCPM we were able to obtain N-aminodipeptides in high optical purity in a satisfactory way. These compounds were the indispensable precursors in order to continue the project. We were able to show that the activation of the acidic partner involved in the key reaction of Mitsunobu usually obtained by the use of the phtalimide group, could be advantageously realized by the introduction of a hydrazone moiety with strong electron-withdrawing character. An extension of this method on solid support is a result which constitutes an effective application of a Mitsunobu protocol in Solid Phase Organic Chemistry. The N­aminodipeptides thus obtained were studied in reactions of oligomérisation. A preliminary study in liquid phase allowed to demonstrate that a classic peptidic coupling reaction could occur between two pseudopeptidic units. The continuation of the study was made on solid phase and allowed us to obtain the first [alpha-N-amino]peptides never synthesized to this day. Finally, in the third chapter, these oligomers were studied by molecular modelling and various spectroscopic methods (NMR, IR) who allowed to suggest a folding by the establishment of intramolecular hydrogen bonds

Dans une première partie, la protection des phénols et des pyridinols a été étudiée. Une nouvelle méthode de tetrahydropyranylation a été développée via la réaction de Mitsunobu. Les pyridinols et des phénols ont ainsi été protégés sous forme d'acétal. Cette méthode est sélective d'un phénol vis-à-vis d'un alcool ou d'une amine. La métallation régiosélective des pyridinols 3- et 4- OTHP a été ensuite réalisée. La fonctionnalisation de ces composés, via des réactions successives de métallation et une hydrolyse acide, a permis la synthèse de pyridinols difonctionnalisés "one-pot". Dans le but d'étudier le pouvoir ortho-directeur du groupe O-THP lors de la réaction de métallation, des essais de déprotonations compétitives ont été réalisés avec un pyridinol protégé par un OMe ou une carbamate. Dans une seconde partie, nous avons étudié une synthèse courte et efficace de la (-)-lentiginosine et de ses épimères à partir de la 2-bromopyridine avec de bons rendements. Nous avons synthétisé la (-)-lentiginosine et deux de ses épimères avec de bons rendements. Au cours de cette synthèse, nous avons développé une nouvelle méthodologie de quaternarisation de pyridine via la réaction de Mitsunobu. / We report that the tetrahydropyranylation of pyridinols and phenols, exhibiting especially very low nucleophilicities, can be achieved by means of Mitsunobu reaction with 2-hydroxy-tetrahydropyran. We studied the regioselective deprotonation of 3- an 4-(tetrahdropyran-2-yloxy)pyridines with n-butyllithium. Trapping the lithiated species with various electrophiles afforded functionalized pyridines in good yields. A one-pot procedure also allowed the double fuctionalization at C4 and C2 in the case of 3-O-THP-pyridine. The ortho-metallating ability of this group was examined in comparison with other well-known oxygen-based ortho-directing groups. A four-step synthesis of (-)-lentiginosine and its epimers is described starting from 2-bromopyridine. The key step consisted of a quaternarization of a fully unprotected pyridinium-polyol unit using Mitsunobu methodology. We have demonstrated that the Mitsunobu reaction is viable as a new methodology for the N-alkylation of pyridine and for the formation of bridgehead azabicyclic compounds from pyridine derivatives

The alkoxytriphenylphosphonium ion intermediate of the Mitsunobu reaction for the esterification and inversion of configuration of an alcohol can be generated using the Hendrickson reagent, triphenylphosphonium anhydride trifluoromethanesulfonate, 27. While 27 was used in place of the Mitsunobu reagents (triphenylphosphine and a dialkyl azodicarboxylate) for the esterification of primary alcohols, the reaction failed with secondary alcohols such as (-)-menthol giving predominately elimination rather than the desired SN2 displacement. The difference between the two reactions was shown to be related to the more 'ionic' conditions generated when the Hendrickson reagent 27 was employed. An extreme sensitivity of the Mitsunobu reaction to the presence of salts was discussed and may indicate a mechanism involving ion pair clustering. Five-, six- and seven-membered cyclic analogues of the Hendrickson reagent 90-92 were prepared. A kinetic comparison of the cyclic analogues 90-92 revealed that a considerable increase in the rate of esterification could be achieved when the five-membered ring analogue 90 was used in a non-polar solvent such as toluene. Selected acyclic analogues of the Hendrickson reagent 27 possessing tributyl 118, tricyclohexyl 130 and diphenyl-2-pyridyl 137 functionalities were synthesised. However when 118, 130 and 137 were used for the attempted esterification of (-)-menthol, elimination was the major reaction pathway. Diphenyl-2-pyridylphosphonium anhydride triflate 137 was found to be a useful reagent for the synthesis of acyclic dialkyl ethers from primary alcohols. A polymeric version of the five-membered ring analogue 56, prepared by reaction of the polymer-supported 1,2-bis(diphenylphosphinyl)ethane 57 with triflic anhydride, was used for the preparation of simple esters and amides. A new dehydrating agent, polymer-supported triphenylphosphine ditriflate 157, was readily prepared from the oxidised form of commercially available polymer-supported triphenylphosphine and triflic anhydride. A wide range of dehydration-type reactions, such as ester, amide, anhydride, peptide, ether and nitrile formation, were performed in high yield using polymer-supported triphenylphosphine ditriflate 157. The reagent 157 was easily recovered and re-used several times without loss of efficiency. The use of 4-dimethylaminopyridine allowed the esterification of secondary alcohols with 157 to proceed without elimination and gave esters in high yield but with retention of configuration. Both reagents 56 and 157 provide an alternative to the Mitsunobu reaction, where the use of azodicarboxylates and chromatography to remove the phosphine oxide by-product can be avoided. However, the Mitsunobu reaction retains its supremacy for the inversion of configuration of a secondary alcohol. Preliminary investigations on the phosphityation of alcohols via the Hendrickson reagent 27, 1,3-benzodioxole formation using the Mitsunobu reaction and azodicarboxylate alternatives in the Mitsunobu reaction are described.

En aquest treball s'ha desenvolupat una metodologia eficaç envers la síntesi de diferents derivats pirimidínics amb un alt grau de diversitat molecular. Aquesta metodologia es basa en la S-alquilació selectiva dels 2-tiouracils (2) utilitzats com a material de partida. Aquesta reacció es realitza amb bromur de benzil quan es treballa en dissolució, o bé amb la reïna de Merrifield quan la química és sobre suport sòlid. Seguidament, s'alquila selectivament l'àtom d'oxigen de les benzilsulfanilpirimidinones (3) mitjançant la reacció de Mitsunobu, o bé utilitzant diferents halurs d'alquil en presència d'una base. Amb les 4-alcoxipirimidines (4) es realitzen diverses transformacions químiques, per exemple, addicions de Grignard, reducció i posterior metilació del grup carbonil (quan R2 = CH2COPh), etc. Posteriorment, s'oxida el grup sulfanil a sulfona utilitzant m-CPBA. Finalment es desplaça la funció sulfona amb diversos nucleòfils.Gràcies a aquesta metodologia s'han preparat diferents 2-amino-4-alcoxipirimidines (7, Nu = RR'N) en dissolució i sobre suport sòlid. Mitjançant algunes variacions s'han pogut obtenir altres derivats pirimidínics: - 4(3H)-pirimidinones 2,6-disubstituïdes (8, Nu = RR'N, ArO, RR'R''C), preparades a partir de la hidròlisi del grup alcòxid (OR5) dels compostos (7) en medi àcid.- imidazo[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 1) i pirimido[1,2-a]pirimidinones (9 o 10, n = 2). Els compostos (9) s'han obtingut selectivament a través d'una ciclació intramolecular de les pirimidines (7, Nu = aminoalcohols) utilitzant àcid sulfúric. Quan s'han ciclat els compostos (8, Nu = aminoalcohols) mitjançant una reacció de Mitsunobu intramolecular, s'han obtingut els regioisòmers (9) i (10) en diferents proporcions en funció dels grups presents en l'anell.- pirimidines funcionalitzades amb restes d'-arilglina (11). La funció arilglicina s'ha preparat mitjançant la condensació d'amines (4, R2 = CH2CHR3NHR4) amb àcid glioxàlic i àcids arilborònics (reacció de Petasis). L'oxidació del grup sulfanil dels compostos (11) a sulfona utilitzant m-CPBA ha provocat també l'oxidació de l'àtom de nitrogen de l'arilglicina.Alguns d'aquests derivats pirimidínics han mostrat ser inhibidors del Mycobacterium tuberculosis. / We have developed an efficient methodology that allows the synthesis of pyrimidine derivatives with a high degree of molecular diversity. We have shown that easily available 2-thiouracils of type (2) can be used as versatile building blocks toward the preparation of substituted 4-alkoxypyrimidine (4) through a simple O-alkylation reaction. The steric effects have a remarkable influence over the regioselectivity of the reaction, both using alkyl halides in basic conditions and with alcohols under Mitsunobu conditions. Optionally, further suitable manipulations over the substituents at the 4-position would enhance the introduction of additional diversity. Finally, oxidation of the thioether moiety to the corresponding sulfone 6 and nucleophilic displacement by different nucleophiles would produce the corresponding highly molecular diverse pyrimidines of type (7).The methodology developed in solution has been, successfully, transferred to the solid support (benzyl bromide replaced by Merrifield resin). A small library of molecularly diverse 4-alkoxypyrimidines has been prepared in parallel on solid support. The final products, 2-amino-4-alkoxypyrimidines (7), have been obtained in good overall yields.The study of the nucleophilic ipso-substitution reaction in 4-isopropoxypyrimidines (5, R5 = (CH3)2CH) has been expanded using a wide variety of nucleophiles (N-, C- and O-). The cleavage of 4-isopropoxy group afforded a collection of 2,6-disubstituted 4(3H)-pyrimidinones (8) (Figure 1).The introduction of several - and -aminoalcohols at the position 2- on the pyrimidine ring and the subsequent intramolecular cyclisation afforded different imidazo- and pyrimido[1,2-a]pyrimidinones (9 and 10). Intramolecular cyclisation of 4(3H)-pyrimidininones (8, Nu = aminoalcohols) under Mitsunobu conditions, afforded a separable mixture of the regioisomeric compounds (9) and (10) (Figure 1). Cyclisation of 4-isopropoxypyrimidines (7, Nu = aminoalcohols) with H2SO4 yielded the regioisomers (9) as the only products.Fynally, a little collection of -arylglycines linked to the pyrimidinone ring (11) (Figure 1) has been prepared using the Petasis reaction.Several pyrimidine derivatives have shown inhibitory activity against Mycobacterium tuberculosis.

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

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