Design and synthesis of constrained azacyclic pyrrolidine analogues of FTY720 as anticancer agents & metal coordination-controlled and bifunctional catalysis toward tertiary β-Ketols

Cette thèse se compose en deux parties: Première Partie: La conception et la synthèse d’analogues pyrrolidiniques, utilisés comme agents anticancéreux, dérivés du FTY720. FTY720 est actuellement commercialisé comme médicament (GilenyaTM) pour le traitement de la sclérose en plaques rémittente-récurrente. Il agit comme immunosuppresseur en raison de son effet sur les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate. A fortes doses, FTY720 présente un effet antinéoplasique. Cependant, à de telles doses, un des effets secondaires observé est la bradycardie dû à l’activation des récepteurs S1P1 et S1P3. Ceci limite son potentiel d’utilisation lors de chimiothérapie. Nos précédentes études ont montré que des analogues pyrrolidiniques dérivés du FTY720 présentaient une activité anticancéreuse mais aucune sur les récepteurs S1P1 et S1P3. Nous avons soumis l’idée qu’une étude relation structure-activité (SARs) pourrait nous conduire à la découverte de nouveaux agents anti tumoraux. Ainsi, deux séries de composés pyrrolidiniques (O-arylmethyl substitué et C-arylmethyl substitué) ont pu être envisagés et synthétisés (Chapitre 1). Ces analogues ont montré d’excellentes activités cytotoxiques contre diverses cellules cancéreuses humaines (prostate, colon, sein, pancréas et leucémie), plus particulièrement les analogues actifs qui ne peuvent pas être phosphorylés par SphK, présentent un plus grand potentiel pour le traitement du cancer sans effet secondaire comme la bradycardie. Les études mécanistiques suggèrent que ces analogues de déclencheurs de régulation négative sur les transporteurs de nutriments induisent une crise bioénergétique en affamant les cellules cancéreuses. Afin d’approfondir nos connaissances sur les récepteurs cibles, nous avons conçu et synthétisé des sondes diazirine basées sur le marquage d’affinité aux photons (méthode PAL: Photo-Affinity Labeling) (Chapitre 2). En s’appuyant sur la méthode PAL, il est possible de récolter des informations sur les récepteurs cibles à travers l’analyse LC/MS/MS de la protéine. Ces tests sont en cours et les résultats sont prometteurs. Deuxième partie: Coordination métallique et catalyse di fonctionnelle de dérivés β-hydroxy cétones tertiaires. Les réactions de Barbier et de Grignard sont des méthodes classiques pour former des liaisons carbone-carbone, et généralement utilisées pour la préparation d’alcools secondaires et tertiaires. En vue d’améliorer la réaction de Grignard avec le 1-iodobutane dans les conditions « one-pot » de Barbier, nous avons obtenu comme produit majoritaire la β-hydroxy cétone provenant de l’auto aldolisation de la 5-hexen-2-one, plutôt que le produit attendu d’addition de l’alcool (Chapitre 3). La formation inattendue de la β-hydroxy cétone a également été observée en utilisant d’autres dérivés méthyl cétone. Étonnement dans la réaction intramoléculaire d’une tricétone, connue pour former la cétone Hajos-Parrish, le produit majoritaire est rarement la β-hydroxy cétone présentant la fonction alcool en position axiale. Intrigué par ces résultats et après l’étude systématique des conditions de réaction, nous avons développé deux nouvelles méthodes à travers la synthèse sélective et catalytique de β-hydroxy cétones spécifiques par cyclisation intramoléculaire avec des rendements élevés (Chapitre 4). La réaction peut être catalysée soit par une base adaptée et du bromure de lithium comme additif en passant par un état de transition coordonné au lithium, ou bien soit à l’aide d’un catalyseur TBD di fonctionnel, via un état de transition médiée par une coordination bidenté au TBD. Les mécanismes proposés ont été corroborés par calcul DFT. Ces réactions catalytiques ont également été appliquées à d’autres substrats comme les tricétones et les dicétones. Bien que les efforts préliminaires afin d’obtenir une enantioselectivité se sont révélés sans succès, la synthèse et la recherche de nouveaux catalyseurs chiraux sont en cours.

Réaction d’amination intramoléculaire de liens C-H à partir de N-mésyloxycarbamates catalysée par des complexes de rhodium et d’autres métaux de transition : s ynthèse verte d’oxazolidinones

La réaction d’amination de liens C-H, impliquant la transformation directe d’un lien C-H en lien C-N constitue une approche synthétique d’avenir pour la préparation de composés azotés. L’application de cette stratégie de manière intramoléculaire apparaît comme une approche puissante pour la synthèse de composés hétérocycliques. En particulier, les oxazolidinones, carbamates cycliques à cinq chaînons, constituant une nouvelle classe d’antibiotiques très prometteuse, pourraient être synthétisées par cette méthode. Il y a moins d’une dizaine d’années, notre groupe de recherche a travaillé sur le développement de méthodologies utilisant des espèces nitrènes métalliques pour l’amination intra et intermoléculaire. Les N-tosyloxycarbamates, en présence d’une base et d’un catalyseur dimère de rhodium (II) tétracarboxylate sont les précurseurs de ces espèces nitrènes métalliques, capables de faire l’insertion de liens C(sp3)-H. Dans ces travaux de thèse, nous avons travaillé sur le développement d’une méthode plus « verte » d’amination intramoléculaire. Les N-mésyloxycarbamates, plus légers que leurs homologues N-tosyloxycarbamates, ont été identifiés comme d’excellents précurseurs de nitrènes. La méthodologie développée ne nécessite que 3 mol % de dimère de rhodium Rh2(tpa)4 et de 1,5 équivalents de solution aqueuse saturée de K2CO3, le tout dans l’acétate d’éthyle et donne de bons rendements de cyclisation. Une étude de l’étendue réactionnelle a été effectuée, montrant la tolérance et les limitations de notre système catalytique : les hétéroatomes ne posent pas de problèmes hormis l’atome d’azote, qui doit être protégé afin de garantir la transformation. En outre, nous avons constaté que les liens C-H aliphatiques secondaires sont moins réactifs que les liens tertiaires. Après avoir tenté de développer des conditions réactionnelles spécifiques aux liens C-H non activés, nous avons montré la possibilité d’aminer des liens C-H propargyliques de manière chimiosélective ; la triple liaison C-C peut ensuite être dérivatisée efficacement, donnant accès à la formule saturée correspondante ainsi qu’à d’autres motifs. Dans un désir de substituer les complexes de rhodium par d’autres complexes de métaux plus abondants et moins dispendieux, nous nous sommes tournés, dans un premier temps, vers les complexes de fer et par la suite, vers les pinceurs de nickel. Les phtalocyanines de fer ont été identifiées comme étant de bons catalyseurs de l’amination intramoléculaire de N-mésyloxycarbamates. Le chlorure de phtalocyanine de fer (III), en présence d’un sel de AgBF4 et de K2CO3, dans le 1,1,2,2-tétrachloroéthane anhydre, permet l’obtention de la 4-phenyloxazolidin-2-one avec 63% de rendement. En outre, il est possible d’atteindre un rendement de 49% à partir du même substrat N-mésyloxycarbamate, par catalyse avec un pinceur de nickel de type POCN, en présence d’un sel de mésylate. Des indices sur le mécanisme des ces deux transformations ont pu être recueillis lors de la courte étude de ces systèmes.

Bulk geochemistry, mass change and alteration intensity of basalts from ODP Leg 187 sites and survey dredges

Shipboard studies during Ocean Drilling Program Leg 187 (Australian Antarctic Discordance, AAD) suggested that there was no discernible coincidence between the interpreted age of rocks recovered and the intensity of alteration observed. Samples from the oldest sites occupied appeared to exhibit the least overall effects of alteration, and the intensity of alteration varied from site to site. Previous investigations of low-temperature alteration in oceanic basement samples have been restricted by the myopic perspective provided by single drill holes or dredge collections. Combining core samples from Leg 187 and dredge samples from the AAD collection at Oregon State University (USA) offers the unique opportunity to investigate mineral and bulk chemical changes attending alteration of basalt over a range of ages from 0 to 28 Ma. Results of this research indicate that there is a general increase in the intensity of alteration as the basalts age and mosve off axis, but that this relationship is somewhat veiled by the dominating control on alteration intensity dictated by variations in permeability.

Analysis of Mn-nodules from Slupsk Furrow

Rare earth element concentrations in ferromanganese concretions sampled from Slupsk Furrow in the Polish Exclusive Economic Zone are similar to those of concretions from the Gulf of Bothnia. The lack of positive Ce anomalies in the concretions from Slupsk Furrow indicates that they are formed under less oxidizing conditions than spheroidal concretions from the Gulf of Bothnia. Mossbauer studies indicate that poorly crystalline lepidocrosite is the principal iron oxyhydroxide mineral present in these concretions.

Composition of airborne material from yellow snow fallen in the Russian North

Large amounts of dust responsible for bright colors of atmospheric precipitation in the temperate, subpolar and polar zones of the northern hemisphere have been rarely observed. In the twentieth century and in the beginning of the twenty first century in the Northern European Russia such events were not registered up to March 25-26, 2008. At that time in some parts of the Arkhangel'sk region, Komi Republic, and Nenets Autonomous Area atmospheric precipitation as sleet and rain responsible for sand- and saffron colors of ice crust formation on the snow surface was observed. During detailed mineralogical, geochemical, pollen, diatom and meteorological investigations it was established that semidesert and steppe regions of the Northwest Kazakhstan, Volgograd and Astrakhan' regions, and Kalmykia are the main sources of the yellow dust.

Geochemistry of hydrate gas and water at DSDP Hole 84-570

Molecular and isotopic measurements of gas and water obtained from a gas hydrate at Site 570, DSDP Leg 84, are reported. The hydrate appeared to be Structure I and was composed of a solid framework of water molecules enclosing methane and small amounts of ethane and carbon dioxide. Carbon isotopic values for the hydrate-bound methane, ethane, and carbon dioxide were -41 to about -44, -27, and -2.9 per mil, respectively. The d13C-C1 values are consistent with void gas values that were determined to have a biogenic source. A significant thermogenic source was discounted because of high C1/C2 ratios and because the d13C-CO2 values in these sections were also anomalously heavy (or more positive) isotopically, suggesting that the methane was formed biogenically by reduction of heavy CO2 . The isotopically heavy hydrate d13C-C2 is also similar to void gas isotopic compositions and is either a result of low-temperature diagenesis producing heavy C2 in these immature sediment sections or upward migration of deeper thermogenic gas. The salinity of the hydrate water was 2.6 per mil with dDH2O and d18OH2O values of +1 and +2.2 per mil, respectively.

Sedimentology, geochemistry and paleomagnetic of ODP Hole 151-913B

The Eocene and Oligocene epochs (55 to 23 million years ago) comprise a critical phase in Earth history. An array of geological records (Zachos et al., 2001, doi:10.1126/science.1059412; Lear et al., 2000, doi:10.1126/science.287.5451.269; Coxall et al., 2005, doi:10.1038/nature03135; Pekar et al., 2005; doi:10.1130/B25486.1; Strand et al., 2003, doi:10.1016/S0031-0182(03)00396-1) supported by climate modelling (DeConto and Pollard, 2003, doi:10.1038/nature01290) indicates a profound shift in global climate during this interval, from a state that was largely free of polar ice caps to one in which ice sheets on Antarctica approached their modern size. However, the early glaciation history of the Northern Hemisphere is a subject of controversy (Coxall et al., 2005, doi:10.1038/nature03135; Tripati et al., 2005, doi:10.1038/nature03874; Wolf-Welling et al., 1996, doi:10.2973/odp.proc.sr.151.139.1996; Moran et al., 2006, doi:10.1038/nature04800). Here we report stratigraphically extensive ice-rafted debris, including macroscopic dropstones, in late Eocene to early Oligocene sediments from the Norwegian-Greenland Sea that were deposited between about 38 and 30 million years ago. Our data indicate sediment rafting by glacial ice, rather than sea ice, and point to East Greenland as the likely source. Records of this type from one site alone cannot be used to determine the extent of ice involved. However, our data suggest the existence of (at least) isolated glaciers on Greenland about 20 million years earlier than previously documented (Winkler et al., 2002, doi:10.1007/s005310100199), at a time when temperatures and atmospheric carbon dioxide concentrations were substantially higher.

Fe-Mn crusts from the Atlantic Ocean

Mineral and chemical compositions of a set of crust samples collected from the North, Central and South Atlantic were examined by means of analytical electron microscopy and ICP-MS, chemical, and microchemical elemental analysis. Vernadite, asbolane, and goethite are dominant mineral phases of the crusts, ferrihydrite is minor, hematite and feroxyhyte are rare. The samples show wide variability in major and trace element contents; however, their characteristic geochemical signatures indicate hydrogenous origin. A comparison between compositions of oceanic hydrogenous and hydrothermal crusts and metalliferous hydrothermal sediments from different ocean areas suggests that the geochemical approach may be insufficient in some cases and fail to identify hydrothermal input in ferromanganese crusts of mixed composition.