Dans ce mémoire, nous étudions deux voies d’accès possibles à des analogues cyclobutaniques du GABA. Les deux voies que nous explorons font appel à des photocycloadditions de l’éthylène sur des dihydropyridinones ou bien sur des pyrrolones. Dans le premier chapitre constituant l’introduction, nous évoquerons la place des aminoacides dans la chimie peptidomimétique. Après une brève description des structures primaire, secondaire et tertiaire des enchaînements d’aminoacides, nous étudierons plus particulièrement les oligomères dans lesquels la structure primaire comporte une contrainte apportée par un cycle dans la chaîne principale. Dans le deuxième chapitre, nous présenterons notre stratégie de synthèse des dihydropyridinones à partir des azabicyclo[3.1.0]hexanols. Puis, pour obtenir un plus large éventail de dihydropyridinones, nous étudierons la faisabilité de notre méthode pour la synthèse de dihydropyridinones N-α’-substituées. Dans le troisième chapitre, nous développerons les réactivités particulières des dihydropyridinones d’une part, en milieu oxydant et d’autre part en photochimie et nous en conclurons que la dihydropyridinone issue de la phénylglycine ne constitue par un bon précurseur pour les réactions de photocycoloadditions [2+2]. Dans le quatrième chapitre, nous avons synthétisé des pyrrolones γ-substituées comme substrats alternatifs dans les réactions de photocycloaddition [2+2] avec l’éthylène. Les acides aminés naturels (L-Alanine, L-Valine, L-Leucine, L-Sérine, L-Phénylglycine, L-Phénylalanine) ont été utilisés pour préparer ces différentes pyrrolones. Dans le cinquième chapitre, nous avons donc effectué les photocycloadditions [2+2] de l’éthylène sur ces pyrrolones. Nous avons obtenu les bicyclo[4.2.0]heptanes correspondant dans la plupart des cas. Ces composés pourraient constituer des précurseurs de dérivés cyclobutaniques du GABA. / In this thesis, we study two possible approaches to cyclobutane analogues of GABA. The two paths that we explore rely on photocycloaddition of ethylene with dihydropyridinones or with pyrrolones. In the first chapter is the introduction, we discuss the role of non-natural amino acids in peptidomimetic chemistry. After a brief description of the primary structures, secondary and tertiary amino acid sequences, we study the oligomers in which the primary structure contains a constraint given by a cycle in the main chain. In the second chapter we present our strategy for the synthesis of dihydropyridinones from azabicyclo[3.1.0] hexanol. Then, to obtain a wider range of dihydropyridinones, we will study the feasibility of our method for the synthesis of N- α'-substituted dihydropyridinones. In the third chapter, we will develop the specific reactivities of dihydropyridinones, firstly, in an oxidizing environment and secondly in photochemistry. We conclude that the outcome of dihydropyridinone phenylglycine N-benzyl is not a good precursor for reactions [2 +2] photocycloadditions. In the fourth chapter, we synthesize γ-substituted pyrrolones as alternative substrates in the reactions of [2 +2] photocycloaddition with ethylene. Natural amino acids (L-Alanine, L-Valine, L-Leucine, L-Serine, L-phenylglycine, L-phenylalanine) were used to prepare these different pyrrolones. In the fifth chapter, we study the [2+2] photocycloadditions of ethylene on these pyrrolones. We obtain the bicyclo [4.2.0] heptanes in the cases and these compounds are proposed as precursors of cyclobutane derivatives of GABA.

Dans ce mémoire, nous étudions deux voies d'accès possibles à des analogues cyclobutaniques du GABA. Les deux voies que nous explorons font appel à des photocycloadditions de l'éthylène sur des dihydropyridinones ou bien sur des pyrrolones. Dans le premier chapitre constituant l'introduction, nous évoquerons la place des aminoacides dans la chimie peptidomimétique. Après une brève description des structures primaire, secondaire et tertiaire des enchaînements d'aminoacides, nous étudierons plus particulièrement les oligomères dans lesquels la structure primaire comporte une contrainte apportée par un cycle dans la chaîne principale. Dans le deuxième chapitre, nous présenterons notre stratégie de synthèse des dihydropyridinones à partir des azabicyclo[3.1.0]hexanols. Puis, pour obtenir un plus large éventail de dihydropyridinones, nous étudierons la faisabilité de notre méthode pour la synthèse de dihydropyridinones N-α'-substituées. Dans le troisième chapitre, nous développerons les réactivités particulières des dihydropyridinones d'une part, en milieu oxydant et d'autre part en photochimie et nous en conclurons que la dihydropyridinone issue de la phénylglycine ne constitue par un bon précurseur pour les réactions de photocycoloadditions [2+2]. Dans le quatrième chapitre, nous avons synthétisé des pyrrolones γ-substituées comme substrats alternatifs dans les réactions de photocycloaddition [2+2] avec l'éthylène. Les acides aminés naturels (L-Alanine, L-Valine, L-Leucine, L-Sérine, L-Phénylglycine, L-Phénylalanine) ont été utilisés pour préparer ces différentes pyrrolones. Dans le cinquième chapitre, nous avons donc effectué les photocycloadditions [2+2] de l'éthylène sur ces pyrrolones. Nous avons obtenu les bicyclo[4.2.0]heptanes correspondant dans la plupart des cas. Ces composés pourraient constituer des précurseurs de dérivés cyclobutaniques du GABA.

La synthèse de β-aminoacides, analogues structurels des -aminoacides, constitue un enjeu essentiel dans le développement d'oligopeptides. Un long travail a été mené sur le comportement des β-peptides (enchaînement de β-aminoacides) ainsi que les peptides mixtes (mélange d'β- et β- aminoacides). Il en résulte que la préférence conformationnelle des β-aminoacides va induire l'apparition d'une structure tridimensionnelle ordonnée de l'oligopeptide. Ainsi, plusieurs types d'hélices, des feuillets et des coudes ont été observés sur des β-oligopeptides. En plus de cette fascinante particularité, les β-peptides et les peptides mixtes ont montré une grande stabilité vis-à-vis des enzymes digestives. Ces caractéristiques sont importantes dans le développement de nouveaux médicaments, mimes de structures protéiques. Au laboratoire, nous travaillons sur le β-aminoacide cyclobutanique comme bloc de construction de structures moléculaires élaborées dont les β-peptides. La partie bibliographique, scindée en deux parties, décrit la synthèse deβ-aminoacides carbocycliques puis les différents types de structures secondaires obtenus à partir de peptides composés de β-aminoacides. Des travaux ont été menés sur les β-aminoacides cycliques à 6, 5 et à 4 chaînons. Cependant, aucuns travaux n'ont été décris sur le trans-β-aminoacide cyclobutanique " trans-ACBC ". Nous avons entrepris d'accéder au cis- et trans-ACBC optiquement enrichis et nous avons mis au point deux voies de synthèse à l'échelle multigramme. L'étape clé, commune aux deux synthèses et la photocycloaddition [2+2] entre l'éthylène et un partenaire ènone pour créer le cyclobutane. A l'aide de méthodes de couplages peptidiques, nous avons préparé le dimère, le tétramère, l'hexamère et l'octamère du 1R,2R- trans-ACBC. Grâce à plusieurs techniques de caractérisation couramment utilisées dans l'étude conformationnelle de polypeptides, nous avons pu déterminer avec certitude l'existence d'une hélice- 12 dès l'hexamère. En parallèle, nous avons mené une étude complète de modélisation moléculaire qui nous a conduits à un résultat identique. Ce travail sur la synthèse des ACBC optiquement pures et sur le comportement des β-peptides cyclobutaniques complète le tableau des β-peptides carbocycliques. Nous envisageons de préparer des β-aminoacides cyclobutaniques fonctionnalisés, afin de construire des β-peptides structurés, destinés à une application en chimie médicinale.

Ces travaux de thèse ont pour but de synthétiser des squelettes ladderanes en une seule étape de photocycloaddition [2+2] multiple. Le produit naturel acide pentacycloanammoxique est la molécule visée au terme de ce projet. Dans une première partie, nous avons développé une méthode originale de photocycloaddition [2+2] intramoléculaire à partir de précurseurs polyéniques soufrés. Ainsi, quatre types de composés cycliques ont été obtenus et caractérisés. Cette méthodologie a été appliquée à des composés mono, di et triènes, sulfures et sulfone, par irradiation au sein d’un photoréacteur Rayonet, ou dans des conditions plus douces avec des LED bleues. Différentes stratégies ont été testées dans le but de former des ladderanes, comme la modification des extrémités des chaînes polyéniques, les catalyses au cuivre (I) et photoredox, ou encore la photosensibilisation, mais aucune n’a permis la formation de plus d’un cyclobutane. La technique de l’encapsulation supramoléculaire au sein de cavités cyclodextrines et cucurbituriles a permis de préparer quantitativement un composé cyclobutanique de configuration syn-trans-syn sur petite échelle. Ce résultat étudié en photochimie de flux, représente une perspective encourageante pour la synthèse de ladderanes. Nous avons également étudié la synthèse d’un modèle de métabolite de l’acide pentacycloanammoxique, qui représenterait un étalon analytique. Dans ce contexte, une cétone tricyclique a été dans un premier temps préparée en sept étapes avec un rendement de 67% par le biais de la cycloisomérisation catalysée au platine (II) d’un précurseur énynylester. Puis l’intermédiaire alcool le plus avancé de la synthèse a été obtenu après six étapes supplémentaires avec un rendement de 7,4%. Enfin, une méthodologie de synthèse a été développée autour de l’intermédiaire cétone tricyclique de structure originale, permettant des transformations hautement régio et diastéréosélectives. Des réactions d’additions nucléophiles ou d’extensions de cycles telles que l’homologation de Bayer-Villiger ou le réarrangement de Beckmann ont été étudiées. / The aim of this PhD work was to synthesize ladderane skeletons in one multiple [2+2] photocycloaddition step. The natural product pentacycloanammoxic acid is the target molecule of the project. In a first part, we developped an original method of intramolecular [2+2] photocycloaddition from sulfide polyenic precursors. Thus, four kind of cyclic compounds were obtained and characterized. This metodology has been applied to mono, di, and triene compounds, either sulfide or sulfone, by irradiation in a Rayonet photoreactor or in milder conditions with blue LEDs. Different strategies have been tested in order to create ladderanes, such as modification of polyene chain end, copper(I) and photoredox catalysis, or photosensitization, but none allowed the formation of more than one cyclobutane. Supramolecular encapsulation in cyclodextrins and cucurbiturils have provided quantitatively cyclobutane compound with syn-trans-syn configuration on small scale. This result studied in flow photochemistry is an encouraging perspective for ladderane preparation. We have also studied the synthesis of a pentacycloanammoxic acid metabolite model. In this context, a tricyclic ketone has been prepared first in seven steps with a gobal yield of 67%, based on a platinum(II) catalysed cycloisomerization as a key step. Then, the most advanced alcohol intermediaite has been obtained after six more steps in a 7.4% yield. Finally, a synthesis methodology has been developped around the tricyclic ketone intermediaite, of novel structure, allowing highly regio and diastereoselective transformations. Nucleophilic additions or ring expansion reactions such as Bayer-Villiger homologation or Beckmann rearrangement have been studied.