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.

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.

The preparation of carbon fibres: a study of the physics and chemistry of the preparation of carbon fibres from acrylic precursors

High strength, high modulus carbon fibres are becoming increasingly important as high performance engineering materials. This thesis describes how they may be prepared by heat treatment from filaments spun from polyacrylonitrile and its copolymers. The chemistry of the first stages of heat treatment is very important in controlling the mechanical properties of the carbonised product. A cyclisation reaction has been found to be responsible for the relatively high thermal stability of pyrolysed polyacrylonitrile, but without oxidation the fibres degrade and fuse. An initial oxidation stage is, therefore, essential to the preparation of fibre of high orientation. The cyclised product of pyrolysis is probably a poly 1,4 dihydropiridine and oxidation converts this to aromatic structures, and cyclised structures containing carbonyl and other oxygenated groups. Oxidation is found to assist the carbon fibre preparation process, by producing a product which condenses at an earlier stage of heat treatment, before fusion can occur. Carbon fibre strength and modulus are dependent upon producing a highly oriented crystal structure. While oxidation of the polymer stabilises the fibre so as to prevent disorientation, further large increases in orientation, with a commensurate improvement in strength and modulus, can be obtained by stretching at temperatures above 1,700 °C. This process is analogous to the way fibre orientation is increased by the stretching of the precursor. A lamellar graphite structure can be created in high temperature fibre, by carefully controlling the degree of oxidation. This type of graphite can produce very high values of Young's modulus. More often, however, graphite fibre has a fibrillar fine structure, which is explicable in terms of continuous graphite ribbons. A ribbon model is the most satisfactory representation of the structure of carbon fibre, as it explains the mechanism of the development of long range order and the variation of Young's modulus with crystalline preferred orientation.

Design, synthesis and evaluation of cyclothialidine analogues as DNA gyrase inhibitors

Cyclothialidine, a natural product isolated from Streptomyces .filipinensis NR0484, has been proven to be a potent and selective inhibitor of the bacterial enzyme DNA gyrase. Gyrase inhibition results in cell death, the enzyme being the target of several currently used antibiotics. Cyclothialidine showed poor activity against whole bacterial cells, highlighting scope for improvement regarding cell membrane pemeability in order for the full potential of this new class of antibiotics to be realised, Structurally, cyclothialidine contains a 12-membered lactone ring which is partly integrated into a pentapeptide chain, with a substituted aromatic moiety bordering the lactone, Retrosynthetically it can be traced back to cis-3-hydroxyproline, 3,5-dihydroxy-2,6-dimethylbenzoic acid and four commercially available amino acids; two serine, one cysteine and one alanine. In this work, a model of cyclothialidine was synthesised in order to establish the methodology for more complex compounds. Analogues with hydroxy, dihydroxy and dihydroxymethyl substituted aromatic moieties were then prepared to ensure successful protection methods could be performed and the pharmacophore synthesised. The key aromatic moiety, 2,6-dimethyl-3,5-dihydroxybenzoic acid was produced via two successive Mannich reaction/reduction steps. Acid protection using 4-nitrobenzyl bromide and TBDMS hydroxyl protection followed by bromination of one methyl afforded the desired intermediate. Reaction with a serine/cysteine dipeptide, followed by deprotection and cyclisation under Mitsunobu conditions lead to the 12-membered lactone. An amine substituted aromatic analogue and also replacement of the cysteine sulphur by oxygen were attempted but without success. In an effort to improve cell permeability, a conjugate was synthesised between the pharmacophore and a cholesterol moiety. It was hoped the steroid fragment would serve to increase potency by escorting the molecule through the lipid environment of the cell membrane. The pharmacophore and conjugate were tested against a variety of bacterial strains but the conjugate failed to improve activity.

Cyclic and acyclic modifications of 5-aminoimidazole-4-carboxamide

The Introduction gives a brief resume' of the biologically important aspects of 5 -aminoimidazole -4 -carbozamide (1) and explores., in-depth, the synthetic routes to this imidazole. All documented reactions of 5 -aninoimidanole-4 -carboxamide are reviewed in detail, with particular emphasis on the preparation and subsequent coupling reactions of 5 –diazo-imidazole-4 -carboxamide (6). A series of thirteen novel amide 5-amino-2-arylazoimidazole-4-carboxamide derivatives (117-129) were prepared by the coupling of aryldiazonium salts with 5-aminoimidazole-4-carboxamide. Chemical modification of these azo-dyes resulted in the preparation of eight previously unknown acyl derivatives (136-143) Interaction of 5-amino-2-arylazoimidazole-4-carboxides with ethyl formate in sodium ethoxide effected pyrimidine ring closure to the novel 8-arylazohypoxanthines (144 and 145). Several reductive techniques were employed in an effort to obtain the elusive 2,5-diaminoimidazole-4-carboxamide (71),a candidate chemotherapeutic agent, from the arylazoiridazoles. No success can be reported although 5-amino-2-(3-aminoindazol-2-yl) imidazole-4-carboxamide (151) was isolated due to a partial reduction and intramolecular cyclisation of 5-amino72-(2-cyanaphenylazo)imidazole-4-carboxamide (122) .Further possible synthetic approaches to the diaminoimidazole are discussed in Chapter 4. An interesting degradation of a known unstable nitrohydrazone is described in Chapter 5.This resulted in formation of 1, 1-bis(pyrazol--3-ylazo)-1-nitroethane (164) instead of the expected cyclisation to a bicyclic tetrazine N-oxide. An improved preparation of 5-diazoinidazole-4-carboxamide has been achieved, and the diazo-azole formed cycloadducts with isocyanates to yield the hitherto unknown imidazo[5,1-d][1,2,3,5]tetrazin-7(6H)-ones. Eleven derivatives (167-177) of this new ring-system were prepared and characterised. Chemical and spectroscopic investigation showed this ring-system to be unstable under certain conditions, and a comparative study of stability within the group has been made. "Retro-cycloaddition" under protic and photolytic conditions was an unexpected property of 6-substituted imidazo[5,1-d][1,2,3,5]tetrazin--7(0)-ones.Selected examples of the imidazotetrazinone ring-system were tested for antitumour activity. The results of biological evaluation are given in Chapter 7, and have culminated in a Patent application by the collaborating body, May and Baker Ltd. One compound,3-carbamoyl-6-(2-chloro-ethyl)imidazo[5,1-d][1,2,3,5jtetrazin-7(6H)-one (175),shows striking anti-tumour activity in rodent test systems.

Synthesis and screening of potential antimicrobial compounds

Tuberculosis (TB), an infection caused by human pathogen Mycobacterium tuberculosis, continues to kill millions each year and is as prevalent as it was in the pre-antimicrobial era. With the emergence of continuously-evolving multi-drug resistant strains (MDR) and the implications of the HIV epidemic, it is crucial that new drugs with better efficacy and affordable cost are developed to treat TB. With this in mind, the first part of this thesis discusses the synthesis of libraries of derivatives of pyridine carboxamidrazones, along with cyclised (1,2,4-triazole and 1,2,4-oxadiazole) and fluorinated analogues. Microbiological screening against M. tuberculosis was carried out at the TAACF, NIAID and IDRI (USA). This confirmed the earlier findings that 2-pyridyl-substituted carboxamidrazones were more active than the 4-pyridyl-substituted carboxamidrazones. Another important observation was that upon cyclisation of these carboxamidrazones, a small number of the triazoles retained their activity while in most of the remaining compounds the activity was diminished. This might be attributed to the significant increase in logP value caused by cyclisation of these linear carboxamidrazones, resulting in high lipophilicity and decreased permeability. Another reason might be that the rigidity conferred upon the compound due to cyclisation, results in failure of the compound to fit into the active site of the putative target enzyme. In order to investigate the potential change to the compounds’ metabolism in the organism and/or host, the most active compounds were selected and a fluorine atom was introduced in the pyridine ring. The microbiological results shows a drastic improvement in the activity of the fluorinated carboxamidrazone amides as compared to their non fluorinated counterpart. This improvement in the activity could possibly be the result of the increased cell permeability caused by the fluorine. In a subsidiary strand, a selection of long-chain , -unsaturated carboxylic esters, -keto, -hydroxy carboxylic esters and -keto, -hydroxy carboxylic esters, structurally similar to mycolic acids, were synthesised. The microbiological data revealed that one of the open chain compound was active against the Mycobacterium tuberculosis H37Rv strain and some resistant isolates. The possible compound activity could be its potential to disrupt mycobacterial cell wall synthesis by interfering with the FAS-II pathway.

Synthesis of pyridine-stretched 2′-deoxynucleosides

Synthesis of novel pyridine-stretched nucleoside (PSN) analogues of adenine (strA) (1), 2,6-diaminopurine (strD) (15) and hypoxanthine (strH) (17) from 4(5)-nitroimidazole has been achieved. Glycosylation of 4(5)-nitroimidazole was optimized to give consistently good yields (>70%) of the desired analytically pure 5-nitro-1′-β isomer 8 which on hydrogenation, C-addition of ethoxymethylene malononitrile (EMMN) and cyclisation provides the key intermediate 14 for PSN synthesis.

Chemoenzymatic routes to enantiopure hydroxytetrahydrofurans: muscarine and its analogues

Muscarine was identified as an active principle of the poisonous mushroom Amanita muscaria over 170 years ago and has been identified as an agonist of acetylcholine. The synthesis of all stereoisomers of muscarine have been accomplished at this stage by chemical methods and the biological activity of these compounds tested. A number of synthetic routes to enantiomerically pure muscarine and its analogues have been published. In this work, we are focussed on the use of a novel biotransformation strategy to access these compounds. Asymmetric synthesis involves targeting a synthetic pathway leading to one enantiomer of a compound and biocatalysis is one strategy used in asymmetric synthesis. Chapter 1 consists of a review of the relevant literature pertaining to the synthesis and stereoselective transformations of 3-hydroxytetrahydrofuranss. A review of synthetic routes to these compounds is presented, with a particular focus on routes to the natural product muscarine and its analogues. Chapter 2 discusses the preparative routes to the 3-hydroxytetrahydrofurans via 3(2H)- furanones. Steps amongst which include Rh(II) mediate cyclisation and kinetic resolution via baker’s yeast mediated carbonyl reduction, resulting in enantioenriched 3- hydroxytetrahydrofuran derivatives. Finally, application of this methodology to the preparation of all four enantiomers of an analogue of desmethylmuscarine and the synthesis of epimuscarine is described. Chapter 3 consists of a detailed experimental section outlining the synthetic procedures employed.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Synthetic studies towards the total synthesis of hexacyclinic acid

In the first chapter of this thesis, published works found in the literature about hexacyclinic acid and FR182877 are reported and commented. A quick summary of the previous work done in the Prunet group is also described. In the second and third chapter, a more detailed account of the work undertaken during this PhD was given. Firstly, syntheses of two ABC tricycles incorporating tert-butyl and (trimethylsilyl)ethyl esters were undertaken. These syntheses include two key steps previously developed in the group, a diastereoselective Michael addition and a Snider cyclisation. Multiple conditions for the hydrolysis of the esters were attempted but none of them gave the desired product. The main part of this work is focused on the synthesis of a CDEF model and in particular about the development of the key step, the formation of a nine-membered ring. Several DEF fragments were synthesised in short synthetic sequences and as single isomers. Six different synthetic pathways were developed in total and a novel method, a Michael/elimination reaction, was found to be a very efficient way to close the desired medium-size ring. From the nine-membered ring, regioselective reduction and palladiumcatalysed allylic substitution led to the formation of the CDF tricycle. Final steps of the synthesis were fruitless and led only to decomposition. A synthesis of a chiral C-ring was also developed during this PhD. II Finally, another project was undertaken, not related to hexacyclinic acid. Methodology developed in the group for the diastereoselective formation of trisubstituted alkenes employing a temporary silicon-tethered ring-closing metathesis was extended to homoallylic alcohols. The first steps of the method were similar to the previous methodology but the end-game had to be modified in favour of an oxidation/reduction sequence to successfully obtain the desired products with the correct geometry. In the fourth chapter, procedures and analytical data for the synthesised compounds previously described are reported.