Additions stéréosélectives sur des imines : accès aux amines hétérocycliques a[alpha]-chirales

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications dans le domaine de la conversion d’énergie solaire

Dans un contexte où l’approvisionnement énergétique mondial du 21e siècle est un enjeu majeur, le développement de sources d’énergie renouvelables suscite l’attention croissante de la communauté scientifique et industrielle. L’énergie solaire est définitivement l’une des meilleures alternatives aux combustibles fossiles en tant que source d’énergie du monde de demain. Ce mémoire traite donc du développement de nouveaux matériaux organométalliques pour des applications de photorécoltage d’énergie en photovoltaïque et en production d’hydrogène. Le premier chapitre présente la synthèse assistée par microondes de quatre nouveaux complexes de Co(II), Ni(II), Cu(II) et Zn(II) basés sur le ligand tétra-p-méthoxyphényl-azadipyrrométhène (ADPM) avec des rendements variant de 89% à quantitatif. Ces complexes sont mis en relation avec d’autres complexes homoleptiques connus portant le tétraphényl-ADPM comme ligand ainsi qu’avec leurs chélates de BF2+ pour une meilleure compréhension des tendances engendrées par la substitution de l’agent coordonnant et/ou des substituants p-méthoxy. Pour ce faire, le comportement électrochimique et photophysique est présenté. De façon générale, la présence des quatre groupements p-méthoxy semble rendre les dérivés de cet ADPM plus susceptibles à la dégradation électrochimique en conditions d’oxydation et induire un déplacement bathochromique des propriétés optiques d’absorption et d’émission. Les structures rayons X du ligand tétra-p-méthoxyphényl-ADPM et de son complexe homoleptique de Co(II) sont aussi discutées. Cette étude a été effectuée dans l’espoir de fournir des informations utiles sur la stabilité des ADPM aux chercheurs du domaine photovoltaïque en quête de nouveaux chromophores dans le proche infrarouge (NIR). Le deuxième chapitre présente quant à lui les propriétés de senseur envers les anions F-, OAc- et H2PO4- de deux nouveaux complexes neutres de Re(I) de type mono- et dinucléaire basés sur une phénanthroline substituée en position 5 contenant un récepteur thio-urée. Ces composés ont été obtenus dans des rendements de 81% et 60%, respectivement. L’effet de la formation de ponts hydrogène lors de l’ajout d’anions versus la déprotonation du récepteur a été évalué par des titrations UV/Vis et RMN 1H et semble indiquer que la formation de la base conjuguée du récepteur est favorisée pour ce type de système. De plus, la structure rayons X d’un des précurseurs est présentée et permet une discussion sur la chiralité des complexes mono- et dinucléaire obtenus. L’obtention d’un complexe bimétallique par autoassemblage ouvre la voie à la préparation d’antennes moléculaires pour des systèmes de photosynthèse artificielle.

Utilisation du motif imidazole en transport d'anions et en catalyse organométallique

Le motif imidazole, un hétérocycle à 5 atomes contenant 2 atomes d’azote et trois atomes de carbone, présente des propriétés physico-chimiques intéressantes qui en font un composé de choix pour plusieurs applications. Parmi ces propriétés, la fonctionnalisation simple des deux atomes d’azote pour former un sel d’imidazolium est très intéressante. Ces sels sont d’excellents précurseurs de carbènes N-hétérocycliques (NHC) et sont couramment utilisés pour synthétiser des ligands en vue d’une utilisation en catalyse organométallique. D’autre part, cette famille de composés possède des propriétés anionophores permettant une utilisation en transport anionique. Le présent travail contient les résultats de travaux concernant ces deux domaines, soit la catalyse et le transport anionique. Dans un premier temps, les propriétés de dérivés de l’imidazole sont exploitées pour former un catalyseur de type palladium-NHC qui est utilisé pour catalyser la réaction de Suzuki-Miyaura en milieu aqueux. L’efficacité de ce catalyseur a été démontrée en utilisant aussi peu que 0,001 mol% pour un rendement quantitatif. Il s’agit de la première occurrence d’un processus hétérogène et recyclable dans l’eau, utilisant un catalyseur de type Pd-NHC et qui ne nécessite aucun additif ou co-solvant. Le recyclage a été prouvé jusqu’à 10 cycles sans diminution apparente de l’activité du catalyseur. Dans un second temps, plusieurs sels d’imidazolium ont été testés en tant que transporteurs transmembranaires d’anions chlorures. Les propriétés intrinsèques des sels utilisés qui en font des transporteurs efficaces ont été élucidées. Ainsi, les paramètres qui semblent affecter le plus le transport anionique sont le changement du contre-anion du sel d’imidazolium de même que la propension de ce dernier à s’auto-assembler via une succession d’empilements-π. De plus, les propriétés du transport ont été élucidées, montrant la formation de canaux transmembranaires qui permettent non-seulement la diffusion d’ions Cl-, mais aussi le transport de protons et d’ions Ca2+. L’intérêt de cette recherche repose d’abord dans le traitement de diverses pathologies voyant leur origine dans le dysfonctionnement du transport anionique. Cependant, les propriétés bactéricides des sels d’imidazolium utilisés ont été identifiées lors des dernières expériences.

Activation chimiosélective et dérivatisation d’amides et d'alcools : synthèse de plusieurs groupements fonctionnels et hétérocycles

Un objectif majeur en chimie organique est le développement de méthodes de synthèses générales, simples et peu coûteuses permettant la modification efficace des ressources naturelles en différents produits d’intérêt public. En particulier, la recherche de méthodes chimiosélectives et de méthodes dites « vertes » représente un intérêt croissant pour le secteur industriel (dont le domaine pharmaceutique). En fait, l’application en synthèse sur grande échelle de procédés catalytiques, sélectifs et utilisant des conditions douces permet de réduire le volume de déchets et la demande énergétique, minimisant ainsi les coûts de production et les effets néfastes sur l’environnement. Dans ce contexte, le groupe de recherche du Professeur André B. Charette de l’Université de Montréal s’intéresse au développement de méthodes générales et chimiosélectives permettant la transformation de fonctionnalités aisément accessibles tels que les amides et les alcools. La fonction amide, aussi appelée liaison peptidique dans les protéines, est présente dans diverses familles de molécules naturelles et est couramment employée comme intermédiaire synthétique dans la synthèse de produits d’intérêt pharmaceutique. Le groupement alcool est, quant à lui, l’une des fonctionnalités les plus abondantes dans la nature, intrinsèquement et largement utilisé en chimie de synthèse. Dans le cadre de cette thèse, des transformations simples, générales et chimiosélectives ont été réalisées sur des amides secondaires et tertiaires, ainsi que sur des alcools primaires et secondaires. La première partie de ce manuscrit se penche sur l’activation de la fonction amide par l’anhydride triflique (Tf2O), suivie de l’addition nucléophile de différents réactifs permettant ainsi la formation de plusieurs groupements fonctionnels versatiles, parfois indispensables, couramment employés en chimie organique tels que les aldimines, les aldéhydes, les amines, les cétones, les cétimines et des dérivés de la fonction amidrazone. Cette dernière fonctionnalité a également été utilisée dans des réactions successives vers la formation d’hétérocycles. De ce fait, des 1,2,4-triazoles ont été formés suite à une cyclodéshydratation initiée en conditions thermiques et faiblement acides. D’autre part, des 3-aminoindazoles ont été synthétisés par une fonctionnalisation C–H catalysée par un sel de palladium (II). La deuxième partie de la thèse est consacrée à la réaction de Mitsunobu en conditions acides, permettant ainsi la substitution nucléophile d’alcools en présence de carbamines (ou amines ne possédant pas de groupement électro-attracteurs). Ce type de nucléophile, basique lorsqu’utilisé comme base libre (avec un pKa se situant au-dessus de 13 dans le DMSO), n’est intrinsèquement pas compatible dans les conditions standards de la réaction de Mitsunobu. Contrairement aux conditions usuelles multi-étapes employant la réaction de Mitsunobu, la méthode développée au cours de cette étude permet la formation d’amines substituées en une seule étape et ne requiert pas l’emploi de groupements protecteurs.

Ultrasonic measurement of the elastic constants of selected nonlinear optical /semiorganic crystals with orthorhombic symmetry

Ultrasonic is a good tool to investigate the elastic properties of crystals. It enables one to determine all the elastic constants, Poisson’s ratios, volume compressibility and bulk modulus of crystals from velocity measurements. It also enables one to demonstrate the anisotropy of elastic properties by plotting sections of the surfaces of phase velocity, slowness, group velocity, Young’s modulus and linear compressibility along the a-b, b-c and a-c planes. They also help one to understand more about phonon amplification and help to interpret various phenomena associated with ultrasonic wave propagation, thermal conductivity, phonon transport etc. Study of nonlinear optical crystals is very important from an application point of view. Hundreds of new NLO materials are synthesized to meet the requirements for various applications. Inorganic, organic and organometallic or semiorganic classes of compounds have been studied for several reasons. Semiorganic compounds have some advantages over their inorganic and inorganic counterparts with regard to their mechanical properties. High damage resistance, high melting point, good transparency and non-hygroscopy are some of the basic requirements for a material to be suitable for device fabrication. New NLO materials are being synthesized and investigation of the mechanical and elastic properties of these crystals is very important to test the suitability of these materials for technological applications

A fibre optic evanescent wave sensor used for the detection of trace nitrites in water

A fibre optic technique for detecting trace amounts of nitrite compounds in water is described. The off-line fibre optic sensor outlined here is based on evanescent field absorption in a test solution formed by the reaction of nitrite compounds in water with suitable chemical reagents. A short unclad portion of a plastic clad silica fibre acts as the sensing region. The experimental results clearly establish the usefulness of the present technique for detecting very low concentrations of the order of 1 ppb (parts per billion) of nitrite compounds with a large dynamic range of 1–1000 ppb. Such a high sensitivity enables the present device to be used for measuring the nitrite content in drinking water.

Simultaneous determination of nonlinear optical and thermo-optic parameters of liquid samples

The authors apply the theory of photothermal lens formation and also that of pure optical nonlinearity to account for the phase modulation in a beam as it traverses a nonlinear medium. It is used to simultaneously determine the nonlinear optical refraction and the thermo-optic coefficient. They demonstrate this technique using some metal phthalocyanines dissolved in dimethyl sulfoxide, irradiated by a Q-switched Nd:YAG laser with 10 Hz repetition rate and a pulse width of 8 ns. The mechanism for reverse saturable absorption in these materials is also discussed.

Catalysis by Polymer Supported Dendrimers, their Metal Complexes and Nanoparticle Conjugates

The present thesis has described the development of some heterogeneous catalysts based on polymer supported dendrimers. Attachment of dendrimers to crosslinked polymer produced new catalysts with combined benefits of both dendrimers and heterogeneous catalysts. These were used as heterogeneous catalysts in selected reactions. All possible attempts were taken to avoid halogenated and aromatic solvents and toxic reagents. In short the present work has dealt with development of environmental friendly catalysts based on dendrimers.

Synthesis,characterization and application studies of some polymer supported metal complexes

Polymer supports are efficient reagents,substrates and catalysts and they are extensively used for carrying out reactions at controlled rates.Tailor-made polymer supports are highly versatile which have opened an excellent area of research.Now polymer supported chemistry is being exploited at an amazing rate and it seems to join the routine world of organic synthesis.Polymer supported ligands are found to be efficient complexing agents whose high selectivity enables the analysis and removal of heavy metal ions which are toxic to all the living organisms of land and sea.polymer supported membranes function as ion selective potentiometric sensors which allow the exchange of specific ions among other ions of the same charge.In this investigation three series of polymeric schiff bases and three series of metal complexes have been prepared.An attempt is done to develop optimum conditions for the removal of heavy metal ions using polymeric schiff bases.A novel copper sensor electrode have also been prepared from polymer supported metal complex.

Toxicity, accumulation and depuration of heavy metalsin the brown mussel perna indica

In this thesis certain important aspects of heavy metal toxicity have been worked out. Recent studies have clearly shown that when experimental media contained more than one heavy metals, such metals could conspicuously influence the toxic reaction of the animals both in terms of quantity and nature. The experimental results available on individual metal toxicity show that, in majority of such results, unrealistically high concentrations of dissolved metals are involved. A remarkable number of factors have been shown to influence metal toxicity such as various environmental factors particularly temperature and salinity, the condition of the organism and the ability of some of the marine organisms to adapt to metallic contamination. Further, some of the more sensitive functions like embryonic and larval development, growth and fecundity, oxygen utilization and the function of various enzymes are found to be demonstrably sensitive in the presence of heavy metals. However, some of the above functions could be compensated for by adaptive process. If it is assumed that the presence of a single metal in higher concentrations could affect the life function of marine animals, more than one metal in the experimental media should manifest such effects in a greater scale. Commonly known as synergism or more than additivity, majority of heavy metals bring about synergistic reaction .The work presented in this thesis comprises lethal and sublethal toxicities of different salt forms of copper and silver on the brown mussel Perna indica. during the present investigation sublethal concentrations of copper and silver in their dent effects on survival, oxygen consumption, filtration, accumulation and depuration on Perna indica. The results are presented under different sections to make the presentation meaningful .

Synthesis, Characterization and Application Studies of Some Polymer Supported Metal Complexes

Polymer supports and polymeric complexes are highly versatile and they are successfully employed as efficient reagents, substrates and catalysts. Recently there observed a growing interest in the synthesis of tailor-made polymer supports and functionalized polymers for the preparation of metal complexes for various applications. They have the combination of properties due to the macromolecular structure as well as due to the reactivity of the functional group. An interesting feature of functional polymers is their affinity towards metal ions. Therefore the synthesis, characterization and application of such polymeric complexes have great scientific and analytical importance. In this investigation three series of polymeric complexes of transition metal ions are prepared from three schiff bases. All the complexes and polymeric schiff bases were characterized by analytical, spectral and thermal methods The thesis consist of six chapters. The first chapter contains an introduction and a brief review on application of polymer supports, polymer supported ligands and complexes. The second chapter gives the details of reagents and instruments used and the procedure adopted for the preparation of ligands and complexes. The third chapter explains the methods employed for characterization and the results are also discussed. The fourth chapter gives a detailed study of metal ion removal using ligands whereas the fifth chapter describes the development of the Cu” ion sensor electrode. The sixth chapter is the summary of the thesis and references are presented at the end.

Studies on meroplankton

Plankton community, drawn from a vary wide variety of animal phyla, formed the basic food supply of marine life and indicators of water mass. The term meroplankton generally referred to that portion of the zooplankton which is transient in nature, remaining rest of their lives in the nektonic or benthic environment. This group was selected for intensive studies, considering the role of meroplankton in the economy of the sea and the scarcity of literature on them from the Indian Ocean. The preser .udy besides providing information regarding the fixation and preservation !e _ iniques and biochemical aspects of tropical meroplankton, also consolidates information regarding their zoogeography in the Indian Ocean region, with a view to amplifying the limited information available from this area. The distribution studies are based on the collections made during the International Indian Ocean Expedition (1960-65), whereas the material for preservation and biochemical studies was collected from the coastal waters during 1968-1978. Salient features:- 2% of formaldehyde buffered with 2% borax, added to the plankton in the ratio of 9:1 was found the best fixative. On fixation the plankton underwent shrinkage due to loss of 15 to 87% water. Addition of antioxidants prevented colour fading. Narcotization by different specific reagents prior to fixation reduced distortions due to violent reaction and improved morphological conditions. One percent formaldehyde solution in sea water buffered with borax or neutralised with calcium carbonate perfectly preserved majority of meroplankton. Equally good was one percent propylene phenoxetol buffered with borax. Biochemical compostion of vaioous taxa showed variations according to their age class, size groups metamorphosing stage, feeding mechanism, type of organism fed and time of collection. General distribution studies of 4 meroplankton taxa - Anthozoan larvae, cirripedia larvae, sipunculoid larvae and gastropod larvae stowed abundance in the coastal areas especially during the SW monsoon period. Based on the larval distribution different zoo-geographical areas in the Indian Ocean are differentiated.

Covulcanization of elastomer blends with special reference to NR/EPDM blends

Attempts have been made to attain satisfactory network structures in each of the phases of a rubber blend by minimising the cure rate imbalance by employing methods such as grafting of accelerators to the slow curing rubber, chemically bonding the crosslinking agents to the rubber in which it has lower solubility, functionalisation of the slow curing rubber, masterbatching of the curing agents to the slow curing rubber etc. Functionalisation of the slow curing constituents of NR/IIR and NR/EIPDM blends is tried using novel reagents as the first part of this study. However, the crux of the present study is a more direct approach to attaining a covulcanized state in NR/IIR and NR/EPDM blends: Precuring the slow curing rubber (IIR or EPDM) to a low level when it can still blend with NR and then to ck) the final curing after blending with NR. TNM3 precuring is also likely to minimise the viscosity mismatch. Since a low level of resmmal crosslink density is likely to be present lJ1 reclaimed rubbers, blending heat resistant reclaimed rubber such as butyl reclaim with NR may also have the same effect of precuring IIR, and then blending with NR. Hence use of IIR reclaim for developing blends with NR is also proposed to be investigated in this study

“Curcumin and its derivatives as Antioxidants and DNA Intercalators

The scope of the work was to synthesis few biologically active derivatives of curcumin. The derivatives were prepared by altering the keto-enol centre of curcumin by various reagents. This particular reaction centre for preparing derivative was selected keeping in mind the controversy regarding the major site responsible for antioxidant mechanism of curcumin. Most of the mechanistic study done earlier was by varying the constituents in one or both of the phenol ring present in the curcumin. The alterations at the keto-enol moiety may throw an insight into the role of the diketo moiety towards the antioxidant mechanism. Since recently curcumin has been suggested as a chemotherapeutic agent for various ailments, we also decided to check the DNA intercalating property of the derivatives synthesised.

Studies On Some New Transition Metai. Complexes Of The Schiff Bases Derived From Ouinoxaline - 2 - Carboxaldehyde

This thesis deals with the synthesis, characterisation and catalytic activity studies of some new transition metal complexes of the Schiff bases, derived from quinoxaline—2—carboxaldehyde. The model complexes derived from specially designed and synthesised Schiff bases help us to understand the chemistry of biological systems. Schiff bases derived from heterocyclic aldehydes like quinoxaline-2-carboxaldehyde provide great structural diversity during complexation. The Schiff bases synthesised in the present study ' are quinoxaline—2—carboxa.lidene-2-aminophenol (QAP). quinoxaline—2carboxaldehyde semicarbazone (QSC), quinoxaline-2—carboxalidene—o— phenylenediamine (QOD) and quinoxaline-2-carboxalidene-2-furfurylamine (QFA). The elucidation of the structure of these complexes is done using conductance, magnetic susceptibility measurements. infrared, UV—Vis and EPR spectral studies.