Singlet molecular oxygen trapping by the fluorescent probe diethyl-3,3 '-(9,10-anthracenediyl)bisacrylate synthesized by the Heck reaction

Singlet molecular oxygen O(2)((1)Delta(g)) is a potent oxidant that can react with different biomolecules, including DNA, lipids and proteins. Many polycyclic aromatic hydrocarbons have been studied as O(2)((1)Delta(g)) chemical traps. Nevertheless, a suitable modification in the polycyclic aromatic ring must be made to increase the yield of O(2)((1)Delta(g)) chemical trapping. With this goal, an anthracene derivative, diethyl-3,3 '-(9,10-anthracenediyl)bisacrylate (DADB), was obtained from the reaction of 9,10-dibromoanthracene and ethyl acrylate through the Heck coupling reaction. The coupling of ethyl acrylate with the anthracene ring produced a new lipophilic, esterified, fluorescent probe reactive toward O(2)((1)Delta(g)). This compound reacts with O(2)((1)Delta(g)) at a rate of k(r) = 1.69 x 10(6) M(-1) s(-1) forming a stable endoperoxide (DADBO(2)), which was characterized by UV-Vis, fluorescence, HPLC/MS and (1)H and (13)C NMR techniques. The photophysical, photochemical and thermostability features of DADB were also evaluated. Furthermore, this compound has the potential for great application in biological systems because it is easily synthetized in large amount and generates specific endoperoxide (DADBO(2)), which can be easily detected by HPLC tandem mass spectrometry (HPLC/MS/MS).

Développement d'un tandem multicatalytique méthylénation - couplage de Heck et Approche synthétique de l'Hodgsonox

Cette thèse comprend deux parties distinctes, dans lesquelles seront décrits tout d’abord, le développement d’un procédé multicatalytique en un seul pot d’une réaction de méthylénation suivie d’un couplage de Heck, puis dans un second temps, une étude vers la synthèse de l’Hodgsonox. Le premier thème de la thèse correspond à la mise en place d’un procédé en un seul pot, basé sur la méthodologie de méthylénation catalysée par un métal de transition, développée au sein du groupe du Pr. Lebel, et sur des couplages de Heck. Différentes études de compatibilité des réactifs mis en présence sont abordées, ainsi que le choix des conditions optimales (Pd(OAc)2 et P(o-tol)3) pour la réalisation d’un tel système qui ne requiert aucun isolement du produit intermédiaire. Il a été démontré que la présence de triphénylphosphine en excès inhibe la réaction de couplage de Heck, ce qui a finalement orienté notre choix vers les sels de cuivre pour la catalyse de la réaction de méthylénation. Le tandem séquentiel a ensuite été appliqué à la synthèse de divers stilbènes, notamment des composés dérivés du Resvératrol, molécule d’intérêt thérapeutique pour les maladies cardiovasculaires, et à la synthèse d’indanes substitués, avec un couplage intramoléculaire, avec de bons rendements. La deuxième partie de cette thèse traite de l’étude menée vers la synthèse de l’Hodgsonox. Cette molécule correspond à une nouvelle classe de sesquiterpènes tricycliques, comportant un dihydropyrane doté d’une fonction éther diallylique. Cette molécule représente un défi synthétique pour le groupe du Pr. Lebel, qui envisage de synthétiser les deux doubles liaisons terminales au moyen de la méthodologie de méthylénation développée au sein du groupe. L’Hodgsonox, dont la biosynthèse utilise la voie MEP, a un potentiel insecticide pour la croissance de la larve de la mouche verte d’Australie, Lucilia cuprina. La synthèse envisagée au cours de ces travaux est basée sur la formation préalable d’un cycle à 5 chaînons, comportant 3 centres stéréogéniques, puis sur la cyclisation du cycle pyranique au moyen d’une réaction d’insertion dans un lien O H. Un dédoublement cinétique dynamique sur une δ butyrolactone substituée permet de fixer la stéréochimie relative de deux centres chiraux dès la première étape. Le cycle à 5 chaînons est ensuite formé par métathèse après 6 étapes avec un rendement de 37%. Une addition conjuguée suivie d’une réaction de Saegusa et d’une réaction d’hydrosilylation introduit le groupement isopropyle de manière syn. Après mise en place d’un groupement céto-ester, un transfert de groupement diazonium permet de préparer le précurseur pour la réaction d’insertion dans un lien O-H. Le bicycle correspondant à la structure de base de l’Hodgsonox a été préparé au moyen de 16 étapes linéaires avec un rendement global de 12%.

Mononuclear palladium and heterodinuclear palladium–ruthenium complexes of semicarbazone ligands: synthesis, characterization, and application in C–C cross-coupling reactions

Reaction of salicylaldehyde semicarbazone (L-1), 2-hydroxyacetophenone semicarbazone (L-2), and 2-hydroxynaphthaldehyde semicarbazone (L-3) with [Pd(PPh3)(2)Cl-2] in ethanol in the presence of a base (NEt3) affords a family of yellow complexes (1a, 1b and 1c, respectively). In these complexes the semicarbazone ligands are coordinated to palladium in a rather unusual tridentate ONN-mode, and a PPh3 also remains coordinated to the metal center. Crystal structures of the 1b and 1c complexes have been determined, and structure of 1a has been optimized by a DFT method. In these complexes two potential donor sites of the coordinated semicarbazone, viz. the hydrazinic nitrogen and carbonylic oxygen, remain unutilized. Further reaction of these palladium complexes (1a, 1b and 1c) with [Ru(PPh3)(2)(CO)(2)Cl-2] yields a family of orange complexes (2a, 2b and 2c, respectively). In these heterodinuclear (Pd-Ru) complexes, the hydrazinic nitrogen (via dissociation of the N-H proton) and the carbonylic oxygen from the palladium-containing fragment bind to the ruthenium center by displacing a chloride and a carbonyl. Crystal structures of 2a and 2c have been determined, and the structure of 2b has been optimized by a DFT method. All the complexes show characteristic H-1 NMR spectra and, intense absorptions in the visible and ultraviolet region. Cyclic voltammetry on all the complexes shows an irreversible oxidation of the coordinated semicarbazone within 0.86-0.93 V vs. SCE, and an irreversible reduction of the same ligand within -0.96 to -1.14 V vs. SCE. Both the mononuclear (1a, 1b and 1c) and heterodinuclear (2a, 2b and 2c) complexes are found to efficiently catalyze Suzuki, Heck and Sonogashira type C-C coupling reactions utilizing a variety of aryl bromides and aryl chlorides. The Pd-Ru complexes (2a, 2b and 2c) are found to be better catalysts than the Pd complexes (1a, 1b and 1c) for Suzuki and Heck coupling reactions.

A short, efficient synthesis of 2'-deoxypseudoisocytidine based on Heck-chemistry

A novel synthesis of 2'-deoxypseudoisocytidine as well as of its phosphoramidite building block for oligonucleotide synthesis is presented. The synthesis is based on Heck-coupling between N-protected pseudoisocytosine and a silyl protected furanoid glycal. With this procedure the corresponding phosphoramidite building block is obtained in 5 steps and an overall yield of 28%.

Synthèse de 4-désoxy hexopyrannoses, C-disaccharides et C-glycosides biologiquement actifs

Les glucides constituent la classe de molécules organiques la plus abondante et ceux-ci jouent des rôles cruciaux dans divers processus biologiques. De part leur importance médicinale, la préparation des désoxy-sucres, des C-glycosides et des C-disaccharides est devenue un sujet de pointe en synthèse organique. De façon générale, cette thèse décrit une nouvelle synthèse de novo des 4-désoxy hexopyrannoses en plus de la préparation de C-glycosides biologiquement actifs. De plus, une attention particulière a été portée à la préparation de novo de 4-désoxy-C-disaccharides. Dans un premier temps, le catalyseur de Cr(III) de Jacobsen et un complexe binaphtol/titane ont été utilisés pour réaliser des hétéro-Diels-Alder énantiosélectives. Les dihydropyrannes ainsi générés ont été transformés en 4-désoxy hexopyrannoses présents dans la nature. De cette façon, un dérivé de l’acide ézoaminuroïque, un précurseur de la désosamine et de la néosidomycine, a été préparé suivant cette approche de novo. De plus, à titre comparatif, la néosidomycine a également été fabriquée selon une approche chiron, à partir du méthyl alpha-D-mannopyrannoside. Finalement, une évaluation biologique préliminaire de la néosidomycine a été effectuée sur une la concanavaline-A (Chapitre 2). Dans un deuxième temps, une allylation stéréosélective sur un aldéhyde lié via des liens C-C à une unité mannoside a permis de générer un alcool homoallylique. Cette dernière fonctionnalité a été transformée en 4-désoxy hexopyrannose de configuration D ou L. De cette façon, la préparation de pseudo 4-désoxy-C-disaccharides, de 4-désoxy-C-disaccharides et de pseudo 4-désoxy aza-C-disaccharides a facilement été réalisée. Les rapports diastéréoisomériques de la réaction d’allylation ont été déterminés en plus de la configuration absolue des nouveaux centres stéréogéniques formés. La transformation des alcools homoallyliques en pyrannes poly hydroxylés ou en lactames poly hydroxylés a été réalisée, en plus de la déprotection de certains membres de cette famille pour une évaluation biologique préliminaire sur la concanavaline-A (Chapitre 3). Finalement, la synthèse de C-glycosides biologiquement actifs a été réalisée selon deux volets: i) préparation de 3-C-mannopyrannosyl coumarines et ii) synthèse de C-galactosides, inhibiteurs de la lectine PA-IL. Pour ce faire, le couplage de Heck a été utilisé à partir d’un ester alpha,bêta-insaturé, attaché à une unité glycosidique via des liens C-C, pour générer un dérivé glycosyl cinnamate de méthyle. Cependant, lorsque le 2-iodophénol est utilisé comme partenaire de Heck, la coumarine correspondante a été isolée. Les dérivés C-galactopyrannosyl cinnamates de méthyle représentent de bons inhibiteurs monovalents de la PA-IL avec un Kd aussi bas que 37 micro M (Chapitre 4).

Design, synthèse et application en catalyse verte d’un ligand alkyl imidazolium β-cyclodextrine

Le 21e siècle est le berceau d’une conscientisation grandissante sur les impacts environnementaux des processus utilisés pour synthétiser des molécules cibles. Parmi les avancées qui ont marqué ces dernières décennies, il est également question de réduction de déchets, de conservation de l’énergie et de durabilité des innovations. Ces aspects constituent les lignes directrices de la chimie verte. De ce fait, il est impératif de développer des stratégies de synthèse dont les impacts environnementaux sont bénins. Dans ce mémoire nous présentons la synthèse, la caractérisation et l’étude des propriétés catalytiques en milieu aqueux d’un ligand composé d’une unité -cyclodextrine native, d’une unité imidazolium et d’une chaine alkyle à 12 carbones. Ce ligand hybride s’auto-assemble dans l’eau sous forme de micelles, permettant ainsi d’effectuer en sa présence des couplages de Suzuki-Miyaura dans l’eau, avec de bons rendements. La fonctionnalisation de la face primaire de la -cyclodextrine par un noyau alkyl-imidazolium, précurseur de ligand de type carbène N-hétérocyclique, a permis le développement d’un système catalytique vert et hautement recyclable. Dans un deuxième temps, nous présentons l’utilisation du même ligand hybride dans des couplages de Heck dans l’eau, démontrant ainsi la versatilité du ligand.

A Diastereoselective Total Synthesis of trans-Trikentrin A: A Ring Contraction Approach

A new route to obtain the polyalkylated indole (+/-)-trans-trikentrin A was developed. The synthesis of this natural alkaloid features a thallium(III)mediated ring contraction reaction to obtain the trans-1,3-disubstituted five-membered ring in a diastereoselective manner. Thallium(III) is chemoselective in this rearrangement, reacting with the olefin without oxidation of the indole moiety. Other key transformations are the Bartoli`s reaction to construct the heterocyclic ring and a Heck coupling to add the carbons atom that will originate the nonaromatic cycle.

Coupling of Heck and hydrogenation reactions in a continuous compact reactor

A continuous multi-step synthesis of 1,2-diphenylethane was performed sequentially in a structured compact reactor. This process involved a Heck C-C coupling reaction followed by the addition of hydrogen to perform reduction of the intermediate obtained in the first step. Both of the reactions were catalysed by microspherical carbon-supported Pd catalysts. Due to the integration of the micro-heat exchanger, the static mixer and the mesoscale packed-bed reaction channel, the compact reactor was proven to be an intensified tool for promoting the reactions. In comparison with the batch reactor, this flow process in the compact reactor was more efficient as: (i) the reaction time was significantly reduced (ca. 7 min versus several hours), (ii) no additional ligands were used and (iii) the reaction was run at lower operational pressure and temperature. Pd leached in the Heck reaction step was shown to be effectively recovered in the following hydrogenation reaction section and the catalytic activity of the system can be mostly retained by reverse flow operation. © 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Arylation of β,γ-unsaturated lactones by a Heck-Matsuda reaction: an unexpected route to aryldiazene butenolides and pyridazinones

The palladium catalysed coupling of aryldiazonium salts with β-γ-unsaturated lactones under basic conditions has been investigated. Both (3H)-furanone and α-angelicalactone were evaluated as substrates in the Heck Matsuda reaction but both failed to afford the desired arylated butenolides. Under basic conditions, β-γ-unsaturated lactones generate highly nucleophilic enolates that preferentially undergo azo coupling reactions with arenediazonium salts to afford aryldiazene butenolides. The electronic and steric effect of the substituents on the aryldiazonium salt in the azo coupling reaction is described. Aryldiazene-lactone derivatives were obtained in good yields from a highly facile and straightforward procedure. An aminoisomaleimide was formed from (3H)-furanone and cyclised to the corresponding pyridazinones in modest yield.

Phospha-adamantane ligands and phosphorous ionic liquids for palladium-catalyzed cross-coupling reactions /

New and robust methodologies have been designed for palladiumcatalyzed cross-coupling reactions involving a library of novel tertiary phosphine ligands incorporating a phospha-adamantane framework. The secondary phosphine, l,3,5,7-tetramethyl-2,4,8-trioxa-6-phospha-adamantane was converted into a small library of tertiary phosphine derivatives and the ability of these tertiary phosphaadamantanes to act as effective ligands in the palladium-catalyzed amination reaction and p-alkyl-Suzuki cross-coupling was examined. l,3,5,7-Tetramethyl-6- phenyl-2,4,8-trioxa-6-phosphaadamantane (PA-Ph) used in combination with Pd2(dba)3 CHCI3 facilitated the reaction of an array of aryl iodides, bromides and chlorides with a variety secondary and primary amines to give tertiary and secondary amines respectively in good to excellent yields. 8-(2,4-Dimethoxyphenyl)- l,3,5,7-tetramethyl-2,4,6-trioxa-8-phospha-tricyclo[3.3.1.1*3,7*]decane used in combination with Pd(0Ac)2 permitted the reaction of an array of alkyl iodides, and bromides with a variety aryl boronic acids and alkyl 9-BBN compounds in good to excellent yields. Subsequent to this work, the use of phosphorous based ionic liquids, specifically tetradecyltrihexylphosphonium chloride (THPC), in the Heck reaction provided good to excellent yields in the coupling of aryl iodides and bromides with a variety of olefins.

Approach to the Synthesis of Aza-Analogues of Narciclasine through an Intramolecular Heck Reaction

This thesis describes work towards the total synthesis of a 7-aza analogue of the Amaryllidaceae alkaloid narciclasine, a potent anticancer compound which suffers from a poor solubility profile. A key strategy in the formation of the C-ring is the biotransformation of bromobenzene by E.coli JM109. The densely substituted heterocyclic A-ring is obtained by sequential directed ortho-metalation and the fragment union accomplished with an amide coupling and subsequent intramolecular Heck reaction.

Syntheses, structures and efficient catalysis for C–C coupling of some benzaldehyde thiosemicarbazone complexes of palladium

Reaction of the 4-R-benzaldehyde thiosemicarbazones (denoted in general as L-R; R = OCH(3), CH(3), H, Cl and NO(2)) with trans-[Pd(PPh(3))(2)Cl(2)] afforded a group of mixed-ligand complexes (denoted in general as 1-R) incorporating a N,S-coordinated thiosemicarbazone. a triphenylphosphine and a chloride. Similar reaction with Na(2)[PdCl(4)] afforded a family of bis-thiosemicarbazone complexes (denoted in general as 2-R), where each ligand is N,S-coordinated. Crystal structures of 1-CH(3), 1-NO(2), 2-OCH(3), 2-NO(2) and L-NO(2) have been determined. In all the complexes the thiosemicarbazones are coordinated to the metal center, via dissociation of the acidic proton, as bidentate N,S-donors forming five-membered chelate rings. With reference to the structure of the uncoordinated thiosemicarbazone, this coordination mode is associated with a conformational change around the C=N bond. All the 1-R and 2-R complexes display intense absorptions in the visible region. Catalytic activity of the 1-R and 2-R complexes towards some C-C coupling reactions (e.g. Suzuki, Heck and Sonogashira) has been examined and while both are found to be efficient catalysts, 1-R is much better catalyst than 2-R.

A single-step procedure for the preparation of palladium nanoparticles and a phosphine-functionalized support as catalyst for Suzuki cross-coupling reactions

We here report the preparation of supported palladium nanoparticles (NPs) stabilized by pendant phosphine groups by reacting a palladium complex containing the ligand 2-(diphenylphosphino)benzaldehyde with an amino-functionalized silica surface The Pd nanocatalyst is active for Suzuki cross-coupling reaction avoiding any addition of other sources of phosphine ligands The Pd intermediates and Pd NPs were characterized by solid-state nuclear magnetic resonance and transmission electron microscopy techniques The synthetic method was also applied to prepare magnetically recoverable Pd NPs leading to a catalyst that could be reused for up to 10 recycles In summary we gathered the advantages of heterogeneous catalysis magnetic separation and enhanced catalytic activity of palladium promoted by phosphine ligands to synthesize a new catalyst for Suzuki cross-coupling reactions The Pd NP catalyst prepared on the phosphine-functionalized support was more active and selective than a similar Pd NP catalyst prepared on an amino-functionalized support (C) 2010 Elsevier Inc All rights reserved

Synthesis of alpha,beta-unsaturated aryl esters via Heck reaction of unsymmetrical aryl tellurides

A variety of alpha,beta-unsaturated aryl esters were prepared by the direct reaction of unsymmetrical aryltellurides and ethyl acrylate, catalyzed by PdCl(2) via a Heck cross-coupling reaction. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Short-term sustained hypoxia induces changes in the coupling of sympathetic and respiratory activities in rats

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