Direct functionalization of heterocyclic and non-heterocyclic arenes

L’application des métaux de transition à la fonctionnalisation directe a ouvert la voie à une nouvelle classe de réactions pour la formation de liens carbone-carbone. De par l'omniprésence des liaisons C–H, l’introduction de nouvelles fonctionnalités chimiques par voie directe et pré-activation minimale s’impose comme une stratégie de synthèse très attrayante. Ainsi, il est envisageable de préparer de manière rapide et efficace des supports complexes menant à des molécules complexes, qui pourraient être utiles dans divers domaines de la chimie. L'objectif principal de la présente thèse vise la fonctionnalisation directe des arènes hétérocycliques et non hétérocycliques et, plus précisément, les techniques d’arylation. Dans un premier temps, nous allons aborder le thème de l’arylation directe tout en mettant l’accent sur les pyridines (Chapitre 1). Ces molécules sont à la base d'une multitude de composés biologiquement actifs et jouent un rôle important dans le domaine des sciences des matériaux, de l’agrochimie et de la synthèse des produits naturels. Dans un deuxième temps, nous discuterons de nos travaux sur l’arylation directe catalysé par un complex de palladium sur des ylures de N-iminopyridinium en soulignant la dérivatisation du sel de pyridinium après une phénylation sp2 (Chapitre 2). L’étude de ce procédé nous a permis de mettre en lumière plusieurs découvertes importantes, que nous expliquerons en détails une à une : l’arylation benzylique directe lorsque des ylures N-iminopyridinium substituées avec un groupement alkyl à la position 2 sont utilisés comme partenaires dans la réaction; les allylations Tsuji-Trost catalysée par un complex de palladium; et l’alkylation directe et sans métal via une catalyse par transfert de phase. Plusieurs défis restent à relever pour le développement de procédés directs utilisant des métaux de transition peu coûteux, d’autant plus que la synthèse par transformation directe des pyridines 2-alcényles, lesquelles sont pertinentes sur le plan pharmacologique, n’a pas encore été rapportée à ce jour. Avec cette problématique en tête, nous avons réussi à mettre au point une alcénylation directe catalysé par un complex de cuivre sur des ylures de N-iminopyridinium. Nous discuterons également d’une nouvelle méthode pour la préparation des iodures de vinyle utilisés dans les couplages. Ces réactions sont non seulement remarquablement chimiosélectives, mais sont aussi applicables à plusieurs substrats (Chapitre 3). En optimisant ce procédé direct, nous avons découvert une façon unique de synthétiser les pyrazolo[1,5-a]pyridines 2-substituées (Chapitre 4). Le mécanisme global met en jeu une séquence tandem de fonctionnalisation-cyclisation directe et un procédé direct en cascade, qui n’avais jamais été rapporté. Cela simplifie ansi la synthèse autrement compliquée de ces substrats en y apportant une solution à un problème de longue date. Dans les deux derniers chapitres, nous examinerons en détail les techniques d’arylation directe qui n'impliquent pas les partenaires de couplage hétérocycliques. Entre autres, au Chapitre 5, nous soulignerons notre découverte d’un umpolung dirigé et catalysé par un complexe de palladium du benzène et de quelques autres dérivés arènes. Il s’agit là du premier cas de fonctionnalisation directe dans laquelle le groupe directeur se trouve sur le partenaire halogène et il s’ajoute à la courte liste d’exemples connus dans la littérature rapportant une arylation directe du benzène. Finalement, au Chapitre 6, nous passerons en revue une nouvelle arylation directe catalysée au fer, qui se veut un procédé peu coûteux, durable et présentant une économie d’atomes. Nous discutons des substrats possibles ainsi des études mécanistiques réalisés.

Diversité des champignons endophytes mycorhiziens et de classe II chez le pois chiche, et influence du génotype de la plante

réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.

Ethnobotanique de la Nation crie d'Eeyou Istchee et variation géographique des plantes médicinales antidiabétiques

Le diabète de type 2 affecte en moyenne 29% de la population adulte crie d’Eeyou Istchee (CEI). Afin d’identifier les plantes médicinales possédant un potentiel antidiabétique, des interviews ont été réalisés dans les communautés CEI de Wemindji et Oujé-Bougoumou. Utilisant une approche quantitative, les espèces mentionnées ont été classées et comparées à la pharmacopée des communautés avoisinantes. Seize et 25 plantes ont été mentionné à Wemindji et Oujé-Bougoumou, respectivement. Sept nouvelles espèces de plantes et une de champignon se sont ajoutées à la liste des espèces à potentiel antidiabétique, bien que la plupart de celles mentionnées pendant les interviews soit en communes à la pharmacopée CEI générale, démontrant ainsi leur importance culturelle. Des analyses phytochimiques sur deux de ces espèces, Rhododendron groenlandicum et Sarracenia purpurea, ont été réalisées à partir d’échantillons récoltés à différents endroits du territoire eeyouch. Bien qu’aucun patron n’ait été détecté dans la variation des composantes biologiquement actives chez S. purpurea, les composés phénoliques chez R. groenlandicum, particulièrement la (+)-catéchine, l’(-)-epicatéchine et la quercétine-3-galactoside, varient spatialement en fonction de paramètres d’insolation telles la radiation solaire ou la photopériode. Les échantillons de cette dernière espèce, testés in vitro dans le bioessai de l’adipogenèse des cellules adipocytes murines 3T3-L1, augmentent l’accumulation intracellulaire des triglycérides, leur conférant ainsi une activité diabétique semblable à la rosiglitazone. Cependant, cette activité était plus faible dans les échantillons à haute teneur en quercétine, cela pouvant ainsi avoir un impact sur la qualité d'un produit de santé naturel fabriqué à partir de cette espèce.

Analyse par spectrométrie de masse des antibiotiques vétérinaires liés à l’élevage porcin

L’élevage des porcs représente une source importante de déversement d’antibiotiques dans l’environnement par l’intermédiaire de l’épandage du lisier qui contient une grande quantité de ces molécules sur les champs agricoles. Il a été prouvé que ces molécules biologiquement actives peuvent avoir un impact toxique sur l’écosystème. Par ailleurs, elles sont aussi suspectées d’engendrer des problèmes sanitaires et de contribuer à la résistance bactérienne pouvant mener à des infections difficilement traitables chez les humains. Le contrôle de ces substances dans l’environnement est donc nécessaire. De nombreuses méthodes analytiques sont proposées dans la littérature scientifique pour recenser ces composés dans plusieurs types de matrice. Cependant, peu de ces méthodes permettent l’analyse de ces contaminants dans des matrices issues de l’élevage agricole intensif. Par ailleurs, les méthodes analytiques disponibles sont souvent sujettes à des faux positifs compte tenu de la complexité des matrices étudiées et du matériel utilisé et ne prennent souvent pas en compte les métabolites et produits de dégradation. Enfin, les niveaux d’analyse atteints avec ces méthodes ne sont parfois plus à jour étant donné l’évolution de la chimie analytique et de la spectrométrie de masse. Dans cette optique, de nouvelles méthodes d’analyses ont été développées pour rechercher et quantifier les antibiotiques dans des matrices dérivées de l’élevage intensif des porcs en essayant de proposer des approches alternatives sensibles, sélectives et robustes pour quantifier ces molécules. Une première méthode d’analyse basée sur une technique d’introduction d’échantillon alternative à l’aide d’une interface fonctionnant à l’aide d’une désorption thermique par diode laser munie d’une source à ionisation à pression atmosphérique, couplée à la spectrométrie de masse en tandem a été développée. L’objectif est de proposer une analyse plus rapide tout en atteignant des niveaux de concentration adaptés à la matrice étudiée. Cette technique d’analyse couplée à un traitement d’échantillon efficace a permis l’analyse de plusieurs antibiotiques vétérinaires de différentes classes dans des échantillons de lisier avec des temps d’analyse courts. Les limites de détection atteintes sont comprises entre 2,5 et 8,3 µg kg-1 et sont comparables avec celles pouvant être obtenues avec la chromatographie liquide dans une matrice similaire. En vue d’analyser simultanément une série de tétracyclines, une deuxième méthode d’analyse utilisant la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS) a été proposée. L’utilisation de la HRMS a été motivée par le fait que cette technique d’analyse est moins sensible aux faux positifs que le triple quadripôle traditionnel. Des limites de détection comprises entre 1,5 et 3,6 µg kg-1 ont été atteintes dans des échantillons de lisier en utilisant un mode d’analyse par fragmentation. L’utilisation de méthodes de quantifications ciblées est une démarche intéressante lorsque la présence de contaminants est suspectée dans un échantillon. Toutefois, les contaminants non intégrés à cette méthode d’analyse ciblée ne peuvent être détectés même à de fortes concentrations. Dans ce contexte, une méthode d’analyse non ciblée a été développée pour la recherche de pharmaceutiques vétérinaires dans des effluents agricoles en utilisant la spectrométrie de masse à haute résolution et une cartouche SPE polymérique polyvalente. Cette méthode a permis l’identification d’antibiotiques et de pharmaceutiques couramment utilisés dans l’élevage porcin. La plupart des méthodes d’analyse disponibles dans la littérature se concentrent sur l’analyse des composés parents, mais pas sur les sous-produits de dégradation. L’approche utilisée dans la deuxième méthode d’analyse a donc été étendue et appliquée à d’autres classes d’antibiotiques pour mesurer les concentrations de plusieurs résidus d’antibiotiques dans les sols et les eaux de drainage d’un champ agricole expérimental. Les sols du champ renfermaient un mélange d’antibiotiques ainsi que leurs produits de dégradation relatifs à des concentrations mesurées jusqu’à 1020 µg kg-1. Une partie de ces composés ont voyagé par l’intermédiaire des eaux de drainage du champ ou des concentrations pouvant atteindre 3200 ng L-1 ont pu être relevées.

Novel [3+2] annulation reaction of nitrones with Burgess reagent and a few related reactions

Burgess reagent first prepared by E. M. Burgess in 1968, is a mild and selective dehydrating agent for secondary and tertiary alcohols and due to the amphipolar nature it is gainfully employed in a number of creative synthetic ventures. A close examination of the structure of Burgess reagent reveals that it can act as a 1,2-dipole. To the best of our knowledge, no attempts have been made to tap full synthetic potential of the amphipolar nature of this reagent and no reports on 1,3-dipolar addition to a σ-bond in acyclic systems are available in literature. In this context, we propose to unravel novel applications of Burgess reagent based on its amphipolar nature. Rich and multifaceted chemistry of nitrones form the basis of many successful chemical transformations used in attractive synthetic strategies. For the last 50 years special attention has been given to nitrones due to their successful application as building blocks in the synthesis of various natural and biologically active compounds. Our interest in nitrones stems out of its unique character: i.e. it is a 1,3-dipole exhibiting distinct nucleophilic activity. We reasoned that 1,3-dipole possessing significant nucleophilicity should react with amphipolar Burgess reagent with elimination of triethylamine to give the corresponding five-membered ring product by formal dipolar addition to a σ bond. To test this hypothesis we studied the reaction of nitrones with Burgess reagent. This thesis reveals our attempts to explore the [3+2] annulation reaction of nitrones with Burgess reagent which was found to be followed by a rearrangementinvolving C-to-N aryl migration, ultimately resulting in diarylamines and carbamates. We have also examined the reaction of cyanuric chloride with nitrones in DMF with a view to exploit the nucleophilicty of nitrones and to unravel the migratory aptitude, if any, observed in this reaction

Enterolactone restricts the proliferation of the LNCaP human prostate cancer cell line in vitro

Ecological data suggest a long-term diet high in plant material rich in biologically active compounds, such as the lignans, can significantly influence the development of prostate cancer over the lifetime of an individual. The capacity of a pure mammalian lignan, enterolactone (ENL), to influence the proliferation of the LNCaP human prostate cancer cell line was investigated as a function of cell density, metabolic activity, expression and secretion of prostate specific antigen (PSA), cell cycle profile, and the expression of genes involved in development and progression of prostate cancer. Treatment with a subcytotoxic concentration of ENL (60 mu M for 72 h) was found to reduce: cell density (57.5%, SD 7.23, p < 0.001), metabolic activity (55%, SD 0.03, p < 0.001), secretion of PSA (48.50% SD 4.74, p = 0.05) and induce apoptosis (8.33-fold SD 0.04, p = 0.001) compared to untreated cells. Cotreatment with 10 mu M etoposide was found to increase apoptosis by 50.17% (SD 0.02, p < 0.001). Additionally, several key genes (e.g. MCMs, survivin and CDKs) were beneficially regulated by ENL treatment (p < 0.05). The data suggest that the antiproliferative activity of ENL is a consequence of altered expression of cell cycle associated genes and provides novel molecular evidence for the antiproliferative properties of a pure lignan in prostate cancer.

The gut microbiota and lipid metabolism: implications for human health and coronary heart disease

Coronary heart disease (CHD) is the leading cause of mortality in Western societies, affecting about one third of the population before their seventieth year. Over the past decades modifiable risk factors of CHD have been identified, including smoking and diet. These factors when altered can have a significant impact on an individuals' risk of developing CHD, their overall health and quality of life. There is strong evidence suggesting that dietary intake of plant foods rich in fibre and polyphenolic compounds, effectively lowers the risk of developing CHD. However, the efficacy of these foods often appears to be greater than the sum of their recognised biologically active parts. Here we discuss the hypothesis that beneficial metabolic and vascular effects of dietary fibre and plant polyphenols are due to an up regulation of the colon-systemic metabolic axis by these compounds. Fibres and many polyphenols are converted into biologically active compounds by the colonic microbiota. This microbiota imparts great metabolic versatility and dynamism, with many of their reductive or hydrolytic activities appearing complementary to oxidative or conjugative human metabolism. Understanding these microbial activities is central to determining the role of different dietary components in preventing or beneficially impacting on the impaired lipid metabolism and vascular dysfunction that typifies CHD and type 11 diabetes. This approach lays the foundation for rational selection of health promoting foods, rational target driven design of functional foods, and provides an essential thus-far, overlooked, dynamic to our understanding of how foods recognised as "healthy" impact on the human metabonome.

Apples and cardiovascular health: is the gut microbiota a core consideration?

There is now considerable scientific evidence that a diet rich in fruits and vegetables can improve human health and protect against chronic diseases. However, it is not clear whether different fruits and vegetables have distinct beneficial effects. Apples are among the most frequently consumed fruits and a rich source of polyphenols and fiber. A major proportion of the bioactive components in apples, including the high molecular weight polyphenols, escape absorption in the upper gastrointestinal tract and reach the large intestine relatively intact. There, they can be converted by the colonic microbiota to bioavailable and biologically active compounds with systemic effects, in addition to modulating microbial composition. Epidemiological studies have identified associations between frequent apple consumption and reduced risk of chronic diseases such as cardiovascular disease. Human and animal intervention studies demonstrate beneficial effects on lipid metabolism, vascular function and inflammation but only a few studies have attempted to link these mechanistically with the gut microbiota. This review will focus on the reciprocal interaction between apple components and the gut microbiota, the potential link to cardiovascular health and the possible mechanisms of action.

In vitro morphogenesis and cell suspension culture establishment in Piper solmsianum C. DC. (Piperaceae)

In vitro morphogenesis and cell suspension culture establishment in Piper solmsianum C. DC. (Piperaceae)). Piper solmsianum is a shrub from Southeast Brazil in which many biologically active compounds were identified. The aim of this work was to establish a cell suspension culture system for this species. With this in mind, petiole and leaf explants obtained from in vitro plantlets were cultured in the presence of different plant growth regulator combinations (IAA, NAA, 2,4-D and BA). Root and indirect shoot adventitious formation, detected by histological analysis, was observed. Besides the different combinations of plant growth regulators, light regime and the supplement of activated charcoal (1.5 mg.l(-1)) were tested for callus induction and growth. Cultures maintained in light, on a 0.2 mg.l(-1) 2,4-D and 2 mg.l(-1) BA supplemented medium, and in the absence of activated charcoal, showed the highest calli fresh matter increment. From a callus culture, cell suspension cultures were established and their growth and metabolite accumulation studied. The achieved results may be useful for further characterization of the activated secondary metabolites pathways in in vitro systems of P. solmsianum.

Maternal transfer of mercury to the developing embryo/fetus : is there a safe level?

Mercury (Hg) exposure is ubiquitous in modern society via vaccines, fish/crustacea, dental amalgam, food, water, and the atmosphere. This article examines Hg exposure in the context of primary exposure to pregnant women and secondary exposure experienced by their unborn babies. Babies in utero are particularly at risk of higher Hg exposure than adults (on a dose/weight basis through maternal Hg transfer via the placenta), and are more susceptible to adverse effects from mercury and its biologically active compounds. It is, therefore, critical that regulatory advisories around maximum safe Hg exposures account for pregnant women and secondary exposure that children in utero experience. This study focused on standardized embryonic and fetal Hg exposures via primary exposure to the pregnant mother of two common Hg sources (dietary fish and parenteral vaccines). Data demonstrated that Hg exposures, particularly during the first trimester of pregnancy, at well-established dose/weight ratios produced severe damage to humans including death. In light of research suggestive of a mercuric risk factor for childhood conditions such as tic disorders, cerebral palsy, and autism, it is essential that Hg advisories account for secondary prenatal human exposures.

Caracterização estrutural e avaliação das atividades farmacológicas da fucana B extraída da alga Dictyota menstrualis

Seaweeds are a major source of biologically active compounds . In the extracellular matrix of these organisms are sulfated polysaccharides that functions as structural components preventing it against dehydration. The fraction 0.9 (FucB) rich in sulfated fucans obtained from brown seaweed Dictyota menstrualis was chemical characterized and evaluated for pharmacological activity by testing anticoagulant activity, stimulatory action on the synthesis of an antithrombotic heparan sulfate, antioxidant activity and its effects in cell proliferation. The main components were FucB carbohydrates (49.80 ± 0.10 %) and sulfate (42.30 ± 0.015 %), with phenolic compounds ( 3.86 ± 0.016 %) and low protein contamination ( 0.58 ± 0.001 % ) . FucB showed polydisperse profile and analysis of signals in the infrared at 1262, 1074 and 930 cm -1 and 840 assigned to S = O bonds sulfate esters , CO bond presence of 3,6- anhydrogalactose , β -D- galactose non- sulfated sulfate and the axial position of fucose C4 , respectively. FucB exhibited moderate anticoagulant activity , the polysaccharides prolonged time (aPTT ) 200 ug ( > 90s ) partial thromboplastin FucB no effect on prothrombin time (PT), which corresponds to the extrinsic pathway of coagulation was observed. This stimulation promoted fraction of about 3.6 times the synthesis of heparan sulfate (HS) by endothelial cells of the rabbit aorta ( RAEC ) in culture compared with cells not treated with FucB . This has also been shown to compete for the binding site with heparin. The rich fraction sulfated fucans exhibited strong antioxidant activity assays on total antioxidant (109.7 and 89.5 % compared with BHT and ascorbic acid standards ) , reducing power ( 71 % compared to ascorbic acid ) and ferric chelation ( 71 , comparing with 5 % ascorbic acid). The fraction of algae showed cytostatic activity on the RAEC cells revealed that the increase of the synthesis of heparan sulfate is not related to proliferation. FucB showed antiproliferative action on cell lines modified as Hela and Hep G2 by MTT assay . These results suggest that FucB Dictyota menstrualis have anticoagulant , antithrombotic , antioxidant potential as well as a possible antitumor action, promoting the stimulation of the synthesis of antithrombotic HS by endothelial cells and is useful in the prevention of thrombosis, also due to its inhibitory action on species reactive oxygen ( ROS ) in some in vitro systems , being involved in promoting a hypercoagulable state

Antioxidant Activity and Total Phenols from the Methanolic Extract of Miconia albicans (Sw.) Triana Leaves

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Natural products from Brazilian biodiversity as a source of new models for medicinal chemistry

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Simultaneous determination of furanocoumarins in infusions and decoctions from Carapia (Dorstenia species) by high-performance liquid chromatography

The use of furanocoumarins, which are photosensitizing compounds, combined with exposure to UV-A radiation is a common treatment for vitiligo, psoriasis, and a number of other skin diseases. Although furanocoumarins plus UV-A treatment is highly effective, several studies have shown that exposure to high doses increases the risk to development of cutaneus carcinoma. Several Dorstenia species are used in folk medicine, mainly against skin diseases, because of the presence of biologically active compounds. We present here analysis of the chemical composition of furanocoumarins from infusion and decoction of Carapia (Dorstenia species), which is used in Brazil against several diseases. We have employed high-performance liquid chromatography (HPLC) procedures for the quantitative determination of psoralen, bergapten, and isopimpinellin. The contents of furanocoumarins revealed an insignificant difference between infusion and decoction. Dorstenia tubicina and D. asaroides contained psoralen and bergapten only in the rhizomes, whereas D. vitifolia shows solely isopimpinellin in both rhizomes and aerial parts.

Investigation of the cytocidal potential of Rhinella jimi skin methanol extracts

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)