Le sujet de ma thèse concerne l´application des méthodes spectroscopiques utilisées pour la détection et la mesure de concentration de différentes espèces intéressantes du point de vue de leur réactivité et pour leur rôle dans des domaines très variés comme en chimie atmosphérique, en astrochimie ou encore dans le corps humain. Pour la première fois l´analyse de la bande de vibration asymétrique v4 du radical FCO2 a été effectuée ainsi que celle de la bande v2 . FCO2 est un des produits intermédiaires importants dans les processus de dégradation des carbures d´halogène. Ce travail à conduit à la détermination précise des constantes moléculaires (y compris celles de structure fine) des deux bandes de vibration.Nous avons également effectué l´identification de l´ion radicalaire CS+ par spectroscopie millimétrique, dans la gamme de fréquence 414 - 622 GHz. L´analyse globale avec les données infrarouges disponibles a permis de déterminer précisément les valeurs de la constante de rotation et de la constante de structure fine. J’ai ensuite effectué la mesure des spectres des cyanures BrCN et CH3CN par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. J´ai aussi étudié la réactivité de ces molécules ainsi que leurs produits de décomposition dans un plasma à basse température. Finalement, j´ai étudié l´impact écologique de l´ammoniaque sur l´environnement ainsi que le rôle des arbres sur la concentration en ammoniaque atmosphérique. Une cuve opto-acoustique a ainsi été conçue pour mesurer les concentrations de l´ammoniaque et d´autres gaz présents en très faible quantité. / Description of the work is divided into four thematic parts describing four independently performed experiments. The analyses of the asymmetrical vibration ν4 band and the symmetrical ν2 band of the FCO2 radical, that belong to significant intermediate products of degradation processes of halogen hydrocarbons, were performed for the first time within this work. The detailed analysis led to the determination of the rotational constants, centrifugal distortion constants and fine structure constants for both bands. For the first time we performed the unambiguous identification of the radical ion CS+ by high resolution millimetrewave spectroscopy in the frequency range 414 - 622 GHz. The complex analysis allowed us to accurately determine the values of the rotational constant as well as the fine structure constant. Experiments were also perform to measure spectra of cyan BrCN and CH3CN using time resolved Fourier transform infrared spectroscopy. These molecules as well as their disintegration products in the low temperature plasma environment were carefully studied. Finally, I have studied the ecological impact of ammonia (NH3) on the environment and the influence of trees on the amount of ammonia in the air. For this purpose, an optoacoustic cell was designed and assembled to measure trace amounts of ammonia and other gaseous substances.

Les parfums sont constitués de molécules sujettes à l'autoxydation au contact de l’air. Cette dégradation oxydante peut entraîner une perte des propriétés olfactives, l’apparition d’odeurs désagréables et la formation de substances irritantes ou allergisantes. L’ajout d’antioxydants est donc nécessaire pour stabiliser les formules. Cependant, les antioxydants synthétiques tels que le BHA ou le BHT suscitent la méfiance des consommateurs et sont ou seront interdits par les futures directives européennes. Des solutions alternatives doivent donc être trouvées en cherchant parmi les antioxydants naturels les plus efficaces et les plus inoffensifs et en exploitant au mieux les synergies, souvent constatées mais rarement comprises, entre les antioxydants et les autres ingrédients de la formule. C'est dans ce contexte que ce travail de thèse a été réalisé avec un triple objectif : élucider les mécanismes de fonctionnement des antioxydants, seuls ou en association, comprendre les effets de matrices sur leur activité et, identifier et rationaliser les effets de synergie. La cible moléculaire était une fragrance aldéhydique (décanal) connue pour être très sensible à l’oxygène et difficile à stabiliser. Quant aux antioxydants, le choix s’est porté sur les phénols (synthétiques, naturels ou « parfumés ») qui inhibent les processus d’oxydation radicalaire en chaîne en transférant un H• aux radicaux oxygénés intermédiaires. / Perfumes are composed of molecules which are prone to autoxidation in the presence of oxygen. This oxidative degradation can lead to the loss of olfactory properties, the appearence of off-odours or colors and the formation of irritant or allergenic substances. The antioxidants addition is necessary to stabilize formulas. However, consumers distrust the synthetic antioxidants such as BHA or BHT which are or will be banned by future European directives. New alternatives must be found either by identifying the most efficient and the most harmless natural antioxidants, or by taking benefits from the synergies between antioxidants and other ingredients in the formula which are often observed but rarely understood. In this context, the three aims of this work were: to establish mechanisms of antioxidant action, alone or in mixture, to indentify the matrix effects on their efficiency and to rationalize synergies. The target molecule was a fragrant aldehyde (decanal) known to be very sensitive to oxygen and difficult to stabilize. Concerning antioxidants, the choice fell on phenols (synthetic, natural or "fragrant") which inhibit the free radical chain oxidation by transferring a H• to oxygen radical intermediates.

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.

Notre laboratoire s’intéresse au développement d’une méthodologie simple permettant de construire aisément des cycles de taille moyenne ainsi que des macrocycles fonctionnalisés. Si la formation des composés cycliques de trois à sept chaînons est aisée, la préparation efficace des cycles de taille moyenne et des macrocycles reste un défi en chimie de synthèse. Nous avons récemment développé une nouvelle stratégie permettant la synthèse d’une large variété de cycles de taille moyenne fonctionnalisés. Parmi ceux-ci, la formation des cycles possédant une fonction a-iodocétone ainsi qu’une fonction cétone est particulièrement efficace. Nous avons donc décidé d’étudier la transformation chémosélective de la fonction a-iodocétone en présence d’autres groupements carbonyles. Pour ce faire, nous avons développé une nouvelle réaction d’addition radicalaire des a-iodocétones sur des oléfines pauvres en électrons. Celle-ci est, à notre connaissance, la première méthode générale d’addition radicalaire intermoléculaire des a-iodocétones. / Our laboratory is interested in the total synthesis of natural products having at least one medium-sized ring in their structure. Whereas the synthesis of three to seven membered ring systems is well-established, the efficient preparation of medium and large rings still remains a major challenge in organic synthesis. With the aim of developing a common strategy for the synthesis of medium and macrocyclic systems, we recently discovered a simple and general methodology for the construction of a wide variety of functionalised medium sized rings. As the formation of medium sized rings wearing an a-iodoketone and a ketone is particularly efficient, we decided to study different transformations of this compound. Thus, a novel radical reaction of a-iodoketones with electron-deficient alkenes was developed. To the best of our knowledge, this is the first reported intermolecular radical reaction of a-iodoketones.

Notre laboratoire s’intéresse au développement d’une méthodologie simple permettant de construire aisément des cycles de taille moyenne ainsi que des macrocycles fonctionnalisés. Si la formation des composés cycliques de trois à sept chaînons est aisée, la préparation efficace des cycles de taille moyenne et des macrocycles reste un défi en chimie de synthèse. Nous avons récemment développé une nouvelle stratégie permettant la synthèse d’une large variété de cycles de taille moyenne fonctionnalisés. Parmi ceux-ci, la formation des cycles possédant une fonction a-iodocétone ainsi qu’une fonction cétone est particulièrement efficace. Nous avons donc décidé d’étudier la transformation chémosélective de la fonction a-iodocétone en présence d’autres groupements carbonyles. Pour ce faire, nous avons développé une nouvelle réaction d’addition radicalaire des a-iodocétones sur des oléfines pauvres en électrons. Celle-ci est, à notre connaissance, la première méthode générale d’addition radicalaire intermoléculaire des a-iodocétones. / Our laboratory is interested in the total synthesis of natural products having at least one medium-sized ring in their structure. Whereas the synthesis of three to seven membered ring systems is well-established, the efficient preparation of medium and large rings still remains a major challenge in organic synthesis. With the aim of developing a common strategy for the synthesis of medium and macrocyclic systems, we recently discovered a simple and general methodology for the construction of a wide variety of functionalised medium sized rings. As the formation of medium sized rings wearing an a-iodoketone and a ketone is particularly efficient, we decided to study different transformations of this compound. Thus, a novel radical reaction of a-iodoketones with electron-deficient alkenes was developed. To the best of our knowledge, this is the first reported intermolecular radical reaction of a-iodoketones.

Les pillar[n]arènes constituent une famille de macrocycles aromatiques dont l’une des caractéristiques est de présenter une cavité hydrophobe riche en électrons leur permettant ainsi de former des complexes d’inclusion avec des molécules présentant un déficit en électron. L’auto-assemblage de macromolécules à partir de briques élémentaires possédant des propriétés de reconnaissance moléculaire est une voie de choix pour former des matériaux modulables sur commande via l’application de stimuli (température, le pH,… ). Comparé aux dérivés de cyclodextrines ou calixarènes, peu d’articles traitent de l’utilisation de pillar[n]arènes pour concevoir des systèmes macromoléculaires stimulables. C’est pourquoi, nous avons développé une stratégie générale permettant, à partir d’un dérivé de pillar[5]arène porteur d’une fonction trithiocarbonate, de synthétiser de manière contrôlée diverses briques macromoléculaires douées de propriétés de reconnaissance moléculaire et donc capable de former des architectures supramoléculaires diverses avec des (macro)molécules complémentaires. / The pillar[n]arene are an aromatic macrocycles whose one of characteristics is to present a hydrophobic cavity rich in electrons allowing them to form inclusion complexes with molecules deficient in electrons. Self-assembly of macromolecules from building blocks having molecular recognition properties is a way of choosing to form modular materials to order via the application of stimuli (temperature, pH, ...). Compared with cyclodextrin derivatives or calixarenes, few articles discuss the use of pillar[n]arene to design stimulable macromolecular systems. Therefore, we developed a general strategy which, from a derivative pillar[5]arene carrier of trithiocarbonate function to synthesize a controlled manner various macromolecular bricks endowed with molecular recognition properties and therefore able to form various supramolecular architectures with (macro)molecules complementary.

Les O-glycoconjugués et les dérivés glycosidiques sont des composés naturels impliqués dans de nombreux processus biologiques. Cependant, leurs propriétés sont grévées par la médiocre stabilité in vivo de la liaison osidique. Il est donc intéressant de développer des mimes non hydrolysables. Nous nous sommes intéressés au remplacement de l'oxygène anomérique par un groupement gem-difluorométhylène.La synthèse d'analogues difluorés d'α-galactosylcéramides avec diverses longueurs de chaînes grasses est décrite dans ce travail. La partie C-glycosidique de ces molécules est construite par l'application d'une séquence d'addition radicalaire et de réduction diastérosélective. La chaîne phytosphingosine est introduite par le synthon α-CF₂-galactose via un transfert de l'O-2 au carbone pseudo-anomérique, puis un couplage peptidique permet de former la partie céramide. Quatre analogues possédant diverses chaînes phytosphingosines (C₅H₁₁, C₂₄H₄₉) et divers acides gras (C₇H₁₅, C₁₅H₃₁ et C₂₅H₅₁) ont été synthétisés et évalués biologiquement. / O-glycoconjugates and carbohydrate-based molecules are natural compounds implied in many biological processes. However, their properties are burdened by the low in vivo stability of the osidic bond. It is thus interesting to develop non hydrolizable mimetics. We were interested in the replacement of the anomeric oxygen by a gem-difluoromethylene group.The synthesis of difluorinated α-galactosylceramides featuring various lipidic chain lenghts is described herein. The C-glycosidic part of these molecules is construted by a sequence of radical addition and diastereoselective reduction. The phytosphingosine chain is introduced on this intermediate by an O-2 to C-1' migration and the ceramide synthesis is completed by a petidic coupling. Four analogues featuring various phytosphingosines chains (C₅H₁₁, C₂₄H₄₉) and fatty acids (C₇H₁₅, C₁₅H₃₁ et C₂₅H₅₁) were synthetized and biologically assessed.

L'objectif de cette thèse était de démontrer tout le potentiel de la chimie radicalaire des xanthates dans la fonctionnalisation et la synthèse de système cycliques et polycliques variés. Il a été ainsi possible de combiner de manière intéressante chimie radicalaire et chimie ionique, pour créer rapidement et simplement des molécules de structures complexes, et hautement fonctionnalisées. La première partie de cette thèse concerne la fonctionnalisation de cycles à quatre chaînons. Cette étude, commençant par la découverte d'un nouveau mécanisme propre aux cyclobutanones, se termine finalement par la mise au point d'une nouvelle méthodologie d'agrandissement de cycle stéréosélectif. La seconde partie de ces travaux de recherche s'intéresse à la formation de structures polycycliques, par cyclisation radicalaire, grâce à la chimie des xanthates. De nombreux squelettes complexes de terpènes ont ainsi pu être approchés. Une voie est également ouverte pour la fonctionnalisation stéréosélective de systèmes cycliques grâce à la méthodologie développée dans cette thèse.

Dans cette thèse, nous avons entrepris une aventure pour découvrir une application plus large de la chimie du xanthate dans la construction de cycles fusionnés et l'alkylation directe des hétéroarènes. Au chapitre II, nous avons abordé le problème de la préparation de l'azaindane en tirant parti de la capacité des xanthates à agir à la fois sur l'addition intermoléculaire et la cyclisation intramoléculaire. Au chapitre III, une étude sans précédent sur la fonctionnalisation directe des pyrazines a été décrite, conduisant à des pyrazines hautement fonctionnalisées avec de bons rendements et une bonne régiosélectivité. Enfin, au chapitre IV, nous avons développé une méthode de méthylation et de fluorométhylation des hétéroarènes. / In this thesis, we have undertaken an adventure to discover wider application of xanthate chemistry in the construction of fused cycles and direct alkylation of heteroarenes. In Chapter II, we have tackled the problem of preparation of azaindane by taking advantage of the ability of xanthates to mediate both intermolecular addition and intramolecular cyclisation. In Chapter III, an unprecedented investigation into the direct functionalization of pyrazines was described, leading to highly functionalized pyrazines in good yields and good regioselectivity. Finally, in Chapter IV, we have developed a method for the methylation and fluoromethylation of heteroarenes.

Le premier chapitre de cette thèse fait état d'études modèles pour une réaction de métathèse d'alcènes avec fermeture de cycle avec clivage d'un auxiliaire chiral en tandem particulièrement défavorisée. La synthèse des substrats modèles amides et amines y est décrite et les résultats de métathèse y sont présentés. Ces résultats ont mené au développement d'une stratégie de métathèse d'alcènes à relais qui est discutée et appliquée sur un substrat modèle amide.Le second chapitre présente dans un premier temps l'application de la métathèse d'alcènes à relais sur un substrat possédant les chaînes latérales appropriées pour nos efforts synthétiques vers la daphniphylline. Une séquence synthétique mettant en vedette une réaction de cyclopropanation d'un énamide par un diazoacétate est présentée, d'abord sur un substrat modèle puis sur le système menant à la daphniphylline. Une stratégie d'iodoétherification-cyclisation radicalaire est aussi abordée.Le troisième chapitre traite de nos efforts dans le but de développer une cascade de biscyclisation radicalaire particulièrement ambitieuse. Une modification de la stratégie impliquant une fragmentation d'un lien C-Sn comme force motrice est aussi discutée. Nos travaux visant à dénicher un dérivé cristallin afin de déterminer la stéréochimie de nos substrats y sont également présentés. Finalement, le quatrième chapitre expose les résultats préliminaires obtenus dans le cadre du développement d'une nouvelle cascade radicalaire impliquant une cyclisation 5-exo-trig dans un premier temps suivie d'une allylation ou d'une diénylation intermoléculaire. Une étude modèle est décrite avant de passer à une discussion quant à l'application de cette approche sur un système menant à la daphniphylline.