New Organogermanium Substrates for Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. Application of Organogermanes towards the Synthesis of Carbon-5 Modified Uridine Analogues

The diverse biological properties exhibited by uridine analogues modified at carbon-5 of the uracil base have attracted special interest to the development of efficient methodologies for their synthesis. This study aimed to evaluate the possible application of vinyl tris(trimethylsilyl)germanes in the synthesis of conjugated 5-modified uridine analogues via Pd-catalyzed cross-coupling reactions. The stereoselective synthesis of 5-[(2-tris(trimethylsilyl)germyl)ethenyl]uridine derivatives was achieved by the radical-mediated hydrogermylation of the protected 5-alkynyluridine precursors with tris(trimethylsilyl)germane [(TMS)3GeH]. The hydrogermylation with Ph3GeH afforded in addition to the expected 5-vinylgermane, novel 5-(2-triphenylgermyl)acetyl derivatives. Also, the treatment with Me3GeH provided access to 5-vinylgermane uridine analogues with potential biological applications. Since the Pd-catalyzed cross-coupling of organogermanes has received much less attention than the couplings involving organostannanes and organosilanes, we were prompted to develop novel organogermane precursors suitable for transfer of aryl and/or alkenyl groups. The allyl(phenyl)germanes were found to transfer allyl groups to aryl iodides in the presence of sodium hydroxide or tetrabutylammonium fluoride (TBAF) via a Heck arylation mechanism. On the other hand, the treatment of allyl(phenyl)germanes with tetracyanoethylene (TCNE) effectively cleaved the Ge-C(allyl) bonds and promoted the transfer of the phenyl groups upon fluoride activation in toluene. It was discovered that the trichlorophenyl,- dichlorodiphenyl,- and chlorotriphenylgermanes undergo Pd-catalyzed cross-couplings with aryl bromides and iodides in the presence of TBAF in toluene with addition of the measured amount of water. One chloride ligand on the Ge center allows efficient activation by fluoride to promote transfer of one, two or three phenyl groups from the organogermane precursors. The methodology shows that organogermanes can render a coupling efficiency comparable to the more established stannane and silane counterparts. Our coupling methodology (TBAF/moist toluene) was also found to promote the transfer of multiple phenyl groups from analogous chloro(phenyl)silanes and stannanes.

Synthesis of multisubstituted halo-olefins via Pd-catalyzed cross-coupling reactions : applications in nucleoside chemistry

The enzyme S-adenosyl-L-homocysteine (AdoHey) hydrolase effects hydrolytic cleavage of AdoHcy to adenosine (Ado) and L-homocysteine (Hcy). The cellular levels of AdoHcy and Hcy are critical because AdoHcy is a potent feedback inhibitor of crucial transmethylation enzymes. Also, elevated plasma levels of Hcy in humans have been shown to be a risk factor in coronary artery disease. On the basis of the previous finding that AdoHcy hydrolase is able to add the enzyme-sequestered water molecule across the 5',6'-double bond of (halo or dihalohomovinyl)-adenosines causing covalent binding inhibition, we designed and synthesized AdoHcy analogues with the 5',6'-olefin motif incorporated in place of the carbon-5' and sulfur atoms. From the available synthetic methods we chose two independent approaches: the first approach was based on the construction of a new C5'- C6' double bond via metathesis reactions, and the second approach was based on the formation of a new C6'-C7' single bond via Pd-catalyzed cross-couplings. Cross-metathesis of the suitably protected 5'-deoxy-5'-methyleneadenosine with racemic 2-amino-5-hexenoate in the presence of Hoveyda-Grubb's catalyst followed by standard deprotection afforded the desired analogue as 5'E isomer of the inseparable mixture of 9'RIS diastereomers. Metathesis of chiral homoallylglycine [(2S)-amino-5-hexenoate] produced AdoHcy analogue with established stereochemistry E at C5'atom and S at C9' atom. The 5'-bromovinyl analogue was synthesized using the brominationdehydrobromination strategy with pyridinium tribromide and DBU. Since literature reports on the Pd-catalyzed monoalkylation of dihaloalkenes (Csp2-Csp3 coupling) were scarce, we were prompted to undertake model studies on Pdcatalyzed coupling between vinyl dihalides and alkyl organometallics. The 1-fluoro-1- haloalkenes were found to undergo Negishi couplings with alkylzinc bromides to give multisubstituted fluoroalkenes. The alkylation was trans-selective affording pure Zfluoroalkenes. The highest yields were obtained with PdCl 2(dppb) catalyst, but the best stereochemical outcome was obtained with less reactive Pd(PPh3)4 . Couplings of 1,1- dichloro-and 1,1-dibromoalkenes with organozinc reagents resulted in the formation of monocoupled 1-halovinyl product.

Ultra Compact Inline E-Plane Waveguide Bandpass Filters Using Cross Coupling

This paper presents novel ultra-compact waveguide bandpass filters that exhibit pseudo elliptic responses with ability to place transmission zeros on both sides of the passband to form sharp roll offs. The filters contain E plane extracted pole sections cascaded with cross-coupled filtering blocks. Compactness is achieved by the use of evanescent mode sections and closer arranged resonators modified to shrink in size. The filters containing non-resonating nodes are designed by means of the generalized coupling coefficients (GCC) extraction procedure for the cross-coupled filtering blocks and extracted pole sections. We illustrate the performance of the proposed structures through the design examples of a third and a fourth order filters with center frequencies of 9.2 GHz and 10 GHz respectively. The sizes of the proposed structures suitable for fabricating using the low cost E plane waveguide technology are 38% smaller than ones of the E plane extracted pole filter of the same order.

Consecutive biocatalysis-palladium catalysis II: Synthesis of conduritol-alkyne conjugates

The palladium-catalyzed cross-coupling reaction of potassium alkynyltrifluoroborates with a chemoenzymatically derived deoxyconduritol is described. Six new compounds were synthesized in moderate to good yields. The alkynyl cross-coupling reaction can be effected using 10 mol% of Pd(PPh(3))(4) as Catalyst in toluene-H(2)O in the presence Of Cs(2)CO(3) as the inorganic base. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis of benzophenones from geminal biaryl ethenes using m-chloroperbenzoic acid

The oxidation of geminal biaryl ethenes 3 and 1,3-enynes 5 using m-chloroperbenzoic acid in dichloromethane at room temperature presents a catalyst-free approach for the synthesis of functionalized benzophenones 4 and ynones 6, respectively. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

G-quadruplex ligands for cancer therapy

DNA may fold into a diversity of structures and topologies such as duplexes and triplexes. Some specific guanine-rich DNA sequences may even fold into a higher order structures denominated guanine G-quadruplexes (G4). These G-quadruplex forming sequences have shown biological interest since were found in telomeres and in promoter region of oncogenes. Thus, these G4 forming sequences have been explored as therapeutic targets for cancer therapy, since G4 formation was demonstrated to inhibit RNA-polymerase and telomerase activity. However, the G4 structures are transient and are only formed under specific conditions. Hence the main objective of this work is to develop new G4-specific ligands which may potentially find applications in the therapeutic area. Several potential G4-binding ligands were synthesized and characterized. The synthesis of these compounds consisted on a procedure based on van Leusen chemistry and a cross-coupling reaction through C-H activation, affording phenanthroline compounds (Phen-1, 50%; Phen-2, 20%), phenyl (Iso-1, 61%; Iso-2, 21%; Ter-1, 85%; Ter-2, 35%), and quinolyl (Quin-1, 85%; Quin-2, 45%) compounds. Screening assays for selecting the potential G4 compounds were performed by FRET-melting, G4-FID, CD-melting and DSF. Qualitative biophysical studies were performed by fluorescence and CD spectroscopy. Two high-specific G-quadruplex ligands, Phen-1 and Phen-2, were found to effectively bind telomeric and c-myc G4 structures. Phen-1 was found to stabilize parallel telomeric 22AG and c-myc sequence by 4.1 and 4.3 ˚C, respectively. Phen-2 also displayed high affinity towards 22AG (

Reações de acoplamento cruzado de organossilanos catalisadas por paládio: aspectos históricos, sintéticos e mecanísticos

The development of the palladium catalyzed cross-coupling reactions employing organosilicon compounds is described. Important synthetic methods utilized to prepare organosilicons and different types of cross-coupling reactions involving these compounds are presented. Mechanistic aspects are also discussed.

Monohalogénocyclopropanations stéréosélectives à l'aide de carbénoïdes de zinc, couplages croisés de cyclopropylsilanols, cyclisations d'iodures d'alkyle catalysées par le nickel

Les cyclopropanes sont des unités qui sont très importantes en raison de leur présence dans de nombreux produits naturels, dans certaines molécules synthétiques ayant une activité biologique, ainsi que dans plusieurs intermédiaires synthétiques. Les travaux décrits dans cet ouvrage portent sur l’halogénocyclopropanation stéréosélective d’alcools allyliques en présence d’un ligand chiral stœchiométrique de type dioxaborolane et de carbénoïdes de zinc substitués dérivés de composés organozinciques et d’haloformes. Nous avons ainsi développé des conditions pour l’iodo-, la chloro- et la fluorocyclopropanation stéréosélective. Une étude mécanistique portant sur la nature des carbénoïdes alpha-chlorés et alpha-bromés a révélé qu’il y a un échange des halogènes portés par ces carbénoïdes. Lors de la chlorocyclopropanation, le carbénoïde le plus réactif (alpha-chloré) réagit de façon prédominante en vertu du principe de Curtin-Hammet. Les iodocyclopropanes énantioenrichis ont pu être fonctionnalisés via une réaction d’échange lithium-iode suivie du traitement avec des électrophiles, ou via une réaction de transmétallation au zinc suivie d’un couplage de Negishi. Ainsi, toute une gamme de cyclopropanes 1,2,3-substitués énantioenrichis a pu être synthétisée. Dans l’optique de développer de nouvelles méthodologies de fonctionnalisation des cyclopropanes, nous nous sommes par la suite tournés vers le couplage croisé de type Hiyama-Denmark des cyclopropylsilanols. Dans cette voie synthétique, le groupement silanol a deux fonctions : il sert de groupement proximal basique lors de la cyclopropanation de Simmons-Smith et il subit la transmétallation au cours du couplage croisé. Dans l’étape du couplage croisé, la nature des ligands liés à l’atome de silicium s’est avérée cruciale au bon déroulement de la réaction. Ainsi, l’échange de ligands avec le diéthyl éthérate de trifluoroborane générant le cyclopropyltrifluorosilane in situ est requis pour obtenir de bons rendements. Le dernier volet de cet ouvrage porte sur la cyclisation d’iodures d’alkyle par substitution aromatique par voie homolytique catalysée par le nickel. Une série de composés de type tétrahydronaphtalène et thiochromane ont été préparés selon cette méthode. Une étude mécanistique a confirmé la nature radicalaire de cette réaction et suggère fortement l’action catalytique du nickel. De plus, des études de spectrométrie RMN DOSY ont montré une association entre le complexe de nickel et le substrat ainsi que la base employés dans cette réaction.

Synthèse stéréosélective de pipéridines et activation électrophile chimiosélective d’amides en présence de dérivés de la pyridine

L’importance des produits naturels dans le développement de nouveaux médicaments est indéniable. Malheureusement, l’isolation et la purification de ces produits de leurs sources naturelles procure normalement de très faibles quantités de molécules biologiquement actives. Ce problème a grandement limité l’accès à des études biologiques approfondies et/ou à une distribution sur une grande échelle du composé actif. Par exemple, la famille des pipéridines contient plusieurs composés bioactifs isolés de sources naturelles en très faible quantité (de l’ordre du milligramme). Pour pallier à ce problème, nous avons développé trois nouvelles approches synthétiques divergentes vers des pipéridines polysubstituées contenant une séquence d’activation/désaromatisation d’un sel de pyridinium chiral et énantioenrichi. La première approche vise la synthèse de pipéridines 2,5-disubstituées par l’utilisation d’une réaction d’arylation intermoléculaire sur des 1,2,3,4-tétrahydropyridines 2-substituées. Nous avons ensuite développé une méthode de synthèse d’indolizidines et de quinolizidines par l’utilisation d’amides secondaires. Cette deuxième approche permet ainsi la synthèse formelle d’alcaloïdes non-naturels à la suite d’une addition/cyclisation diastéréosélective et régiosélective sur un intermédiaire pyridinium commun. Finalement, nous avons développé une nouvelle approche pour la synthèse de pipéridines 2,6-disubstituées par l’utilisation d’une réaction de lithiation dirigée suivie d’un couplage croisé de Negishi ou d’un parachèvement avec un réactif électrophile. Le développement de transformations chimiosélectives et versatiles est un enjeu crucial et actuel pour les chimistes organiciens. Nous avons émis l’hypothèse qu’il serait possible d’appliquer le concept de chimiosélectivité à la fonctionnalisation d’amides, un des groupements le plus souvent rencontrés dans la structure des molécules naturelles. Dans le cadre précis de cette thèse, des transformations chimiosélectives ont été réalisées sur des amides secondaires fonctionnalisés. La méthode repose sur l’activation de la fonction carbonyle par l’anhydride triflique en présence d’une base faible. Dans un premier temps, l’amide ainsi activé a été réduit sélectivement en fonction imine, aldéhyde ou amine en présence d’hydrures peu nucléophiles. Alternativement, un nucléophile carboné a été employé afin de permettre la synthèse de cétones ou des cétimines. D’autre part, en combinant un amide et un dérivé de pyridine, une réaction de cyclisation/déshydratation permet d’obtenir les d’imidazo[1,5-a]pyridines polysubstituées. De plus, nous avons brièvement appliqué ces conditions d’activation au réarrangement interrompu de type Beckmann sur des cétoximes. Une nouvelle voie synthétique pour la synthèse d’iodures d’alcyne a finalement été développée en utilisant une réaction d’homologation/élimination en un seul pot à partir de bromures benzyliques et allyliques commercialement disponibles. La présente méthode se distincte des autres méthodes disponibles dans la littérature par la simplicité des procédures réactionnelles qui ont été optimisées afin d’être applicable sur grande échelle.

Synthesis and properties of d6 metal complexes of bidentate and tridentate ‘super donor’ ligands

La polyvalence de la réaction de couplage-croisé C-N a été explorée pour la synthèse de deux nouvelles classes de ligands: (i) des ligands bidentates neutres de type N^N et (ii) des ligands tridentates neutres de type N^N^N. Ces classes de ligands contiennent des N-hétérocycles aromatiques saturés qui sont couplés avec hexahydropyrimidopyrimidine (hpp). Les ligands forment de cycles à six chaînons sur la coordination du centre Ru(II). Ce fait est avantageux pour améliorer les propriétés photophysiques des complexes de polypyridyl de Ru(II). Les complexes de Ru(II) avec des ligands bidentés ont des émissions qui dépendent de la basicité relative des N-hétérocycles. Bien que ces complexes sont électrochimiquement et photophysiquement attrayant, le problème de la stereopurité ne peut être évité. Une conception soigneuse du type de ligand nous permet de synthétiser un ligand bis-bidentate qui est utile pour surmonter le problème de stereopurité. En raison de la spécialité du ligand bis-bidentate, son complexe diruthénium(II,II) présente une grande diastéréosélectivité sans séparation chirale. Alors que l'unité de hpp agit comme un nucléophile dans le mécanisme de C-N réaction de couplage croisé, il peut également agir en tant que groupe partant, lorsqu'il est activé avec un complexe de monoruthenium. Les complexes achiraux de Ru(II) avec les ligands tridentés présentent des meilleures propriétés photophysiques en comparason avec les prototypes [Ru(tpy)2]2+ (tpy = 2,2′: 6′, 2′′-terpyridine). L’introduction de deux unités de hpp dans les ligands tridentates rend le complexe de Ru(II) en tant que ‘absorbeur noir’ et comme ‘NIR émetteur’ (NIR = de l’anglais, Near Infra-Red). Cet effet est une conséquence d'une meilleure géométrie de coordination octaédrique autour de l'ion Ru(II) et de la forte donation sigma des unités hpp. Les complexes du Re(I) avec des ligands tridentates présentent un comportement redox intéressant et ils émettent dans le bleu. L'oxydation quasi-réversible du métal est contrôlée par la donation sigma des fragments hpp, tandis que la réduction du ligand est régie par la nature électronique du motif N-hétérocycle central du ligand lui-même. Cette thèse presente également l'auto-assemblage des métal-chromophores comme ‘métallo-ligands’ pour former des espèces supramoléculaires discretes utilisant des complexes neutres. Les synthèses et propriétés des métaux-chromophores précités et les supramolécules sont discutées.

Stille reactions of 2,3-bis(stannyl)butenoates: an unexpected regioselectivity

The palladium-catalyzed cross-coupling reaction of methyl (Z)-2,3-bis(tributylstannyl)butenoate with aryl iodides is regioselective, leading to 2-aryl-3-stannylated products; this selectivity is the opposite to that observed in the reaction between halides and 3,4-bis(stannyl)furan-2(5H)-one. Since the resulting butenoates can be converted into the corresponding furanones, the method provides useful flexibility in the preparation of functionalized butenoates and furanones.

Chemoenzymatic synthesis of boron-containing chiral amines and amides

The first application of lipases as catalysts to obtain optically active boron-containing amines and amides is described. We studied several reaction conditions to achieve the kinetic resolution of boron-containing amines via enantioselective acylation mediated by Candida antarctica lipase B (CAL-B). Excellent enantioselectivity (E>200) and high enantiomeric excess (up to >99%) of both the remaining amines and amides were obtained. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Lipase-Catalyzed Highly Enantioselective Kinetic Resolution of Boron-Containing Chiral Alcohols

The first application of enzymes as catalysts to obtain optically pure boron compounds is described. The kinetic resolution of boron-containing chiral alcohols via enantioselective transesterification catalyzed by lipases was studied. Aromatic, allylic, and aliphatic secondary alcohols containing a boronate ester or boronic acid group were resolved by lipase from Candida antartica (CALB), and excellent E values (E > 200) and high enantiomeric excesses (up to >99%) of both remaining substrates and acetylated product were obtained.

Lipase-catalyzed kinetic resolution of beta-borylated carboxylic esters

The kinetic resolution of chiral beta-borylated carboxylic esters via lipase-catalyzed hydrolysis and transesterification reactions was studied. The enantioselective hydrolysis catalyzed by CAL-B furnished the beta-borylated carboxylic acid with reasonable enantiomeric excess (62% ee), while both methyl and ethyl beta-borylated carboxylic esters were recovered with excellent ee (>99%). Meanwhile, the transesterification reaction of beta-borylated carboxylic esters and several alcohols, catalyzed by CAL-B, only indicated a high selectivity when ethanol and methyl-(beta-pinacolylboronate)-butanoate were used as substrates, which gave ethyl-(beta-pinacolylboronate)-butanoate with >99% ee. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Exploiting the enantioselectivity of Baeyer-Villiger monooxygenases via boron oxidation

The enantioselective carbon-boron bond oxidation of several chiral boron-containing compounds by Baeyer-Villiger monooxygenases was evaluated. PAMO and M446G PAMO conveniently oxidized 1-phenylethyl boronate into the corresponding 1-(phenyl)ethanol (ee = 82-91%). Cyclopropyl boronic esters were also oxidized but with no enantioselectivity. beta-Boryl carboxylic esters were not oxidized by any BVMOs. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.