The aim of this D.Phil was to develop a range of cyclisation cascades, which initially form a reactive iminium intermediates that can then be attacked by a pendant nucleophile resulting in novel polycyclic structures. This concept has been applied to the development of three methodologies and has resulted in the discovery of new reactivity as well as the synthesis of a wide range of interesting novel structures <b>Chapter 1: Enantioselective chiral-BINOL-phosphoric acid catalysed reaction cascade</b> A highly enantioselective hydroamination / N-sulfonyliminium cyclisation cascade using a combination of Au(I) and chiral phosphoric acid catalysts has been developed. Proceeding by an initial 5-exo-dig hydroamination and a subsequent phosphoric acid catalysed Pictet- Spengler cyclisation, the reaction provides access to complex sulfonamide scaffolds in excellent yields and with high levels of enantiocontrol. The scope can be extended to lactam derivatives, with excellent yields and enantiomeric excesses of up to 93&percnt; ee. <b>Chapter 2: Iridium catalysed nitro-Mannich cyclisation</b> A new chemoselective reductive nitro-Mannich cyclisation reaction sequence of nitroalkyltethered lactams has been developed. An initial rapid and chemoselective iridium(I) catalysed reduction of lactams to the corresponding enamine is subsequently followed by intra molecular nitro-Mannich cyclisation. This methodology provides direct access to important alkaloid, natural product-like structures in yields up to 81&percnt; and in diastereoselectivities that are typically good to excellent. An in-depth understanding of the reaction mechanism has been gained through NMR studies and characterisation of reaction intermediates. The new methodology has been applied to the total synthesis of (&plusmn;)-epi-epiquinamide in 4 steps. <b>Chapter 3: Iridium catalysed reductive interrupted Pictet-Spengler cyclisation</b> A novel reductive interrupted Pictet-Spengler cyclisation reaction cascade has been created. An iridium(I) catalyzed partial reduction of lactams/amides to the corresponding iminium is subsequently trapped by a pendant indole nucleophile. Interruption of the Pictet-Spengler reaction by indolium reduction provides a wide range of novel spirocyclic indoline moieties in excellent yield and diastereoselectivity.

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Les peptides aldéhydes sont connus comme inhibiteurs de protéases et précurseurs de différentes classes de composés biologiquement actifs. Les méthodes pour leur synthèse impliquent classiquement la transformation d'un précurseur (amide de Weinreb, ester, alcool, acétal) en aldéhyde en étape finale pour éviter l'épimérisation du stéréocentre en position α de l'aldéhyde. En revanche, les β-peptides aldéhydes, plus stables à l’épimérisation, ont été relativement peu explorés. Ils sont généralement obtenus par homologation de l'acide aminé correspondant malgré les faibles rendements, les problèmes d’épimérisation et de nombreuses étapes. Par conséquent, un nouvel accès synthétique aux β-peptides aldéhydes reste toujours un challenge difficile. Sur la base des travaux antérieurs dans notre équipe en hétérocycloaddition diastéréosélective [4+2] et [3+2], nous avons développé au cours de ce doctorat de nouvelles stratégies pour l'accès asymétrique à ces dérivés de β-aminoacides par deux voies complémentaires :1) Une voie utilisant les hétérocycles à six chaînons de type 6-ATO (6-alcoxytétrahydrooxazinone) qui ont été préparés par une réaction d’hétérocycloaddition hautement stéréosélective avec de bons rendements et ed. Ces cycloadduits ont été transformés par transacétalisation vers les aminoacétals intermédiaires «mixtes» ou «symétriques». Ces nouveaux acétals sont des intermédiaires parfaits pour la N-élongation par couplage peptidique, conduisant finalement aux aldéhydes peptidiques β3-C-terminaux monosubstitués. 2) Sur une autre approche, les hétérocycles à cinq chaînons 5-AISO (3,3'-disubstitué 5-alcoxy-isoxazolidines) ont été obtenus par cycloaddition dipolaire-1,3 entre des cétonitrones esters et des éthers vinyliques. Ces composés ont été utilisés avec succès en tant que précurseurs d'aminoaldéhydes β3-disubstitués après l’étape de transprotection de l'atome d'azote, suivie par la copure de la liaison N-O. L’extension asymétrique de l'étape de cycloaddition a été étudiée par des voies énantiosélective et diastéréosélective, ouvrant ainsi l'entrée vers les peptides aldéhydiques β3-disubstitués-C-terminaux énantioenrichis. / Peptide aldehydes are known as protease inhibitors and precursors for many biologically active compounds. Methods for their synthesis involve classically the transformation of a precursor (Weinreb amide, ester, alcohol, acetal) into an aldehyde as one of the final steps to prevent epimerization of the carbon α to the aldehyde. By contrast, β-peptide aldehydes, more stable to epimerization, have been relatively unexplored. They are usually obtained by homologation of the corresponding amino acid despite low yielding steps, an epimerization problem and low number of accessible amino acids. Therefore, new synthetic access to β-peptide aldehydes is still a challenging problem. On the basis of previous work in our team concerning [4+2] and [3+2] diastereoselective cycloadditions, we have developed during this PhD thesis new strategies for the asymmetric access of β-amino acid derivatives by two complementary ways :1) Original six-membered heterocycles 6-ATO (6-alkoxy-tetrahydrooxazinone ) were prepared by a highly stereoselective heterocycloaddition reaction with good yields and de. These cycloadducts were transformed via transacetalisation into both «mixed» and «symmetrical» aminoacetals. Moreover, these new acetals are ideal intermediates for further peptide coupling, leading ultimately to monosubstituted β3-C-terminal peptide aldehydes. 2) By another approach five-membered heterocycles 5-AISO (3,3’-disubstituted 5-alkoxy-isoxazolidines) were obtained via 1,3-dipolar cycloaddition between α-keto ester nitrones and vinyl ether. These compounds were successfully used as precursors of disubstituted β-amino aldehydes after transprotection of the nitrogen atom and N-O cleavage of the isoxazolidine ring. Asymmetric extension of the cycloaddition step was studied by enantioselective and diastereoselective pathways, thus opening unprecedented entry to enantioenriched disubstituted β3,β3-C-terminal peptide aldehydes.