Electrosynthesis of heterocyclic compounds by radical cyclization in environmentally friendly media

We investigated the reductive intramolecular cyclization of bromopropargyl ethers derivatives, catalyzed by electrogenerated (1,4,8,11-tetramethyl-1,4,8,11-tetraaza-cyclotetradecane)nickel(I), [Ni(tmc)]+ as the catalysts in N,N,N-trimethyl-N-(2- hydroxyethyl)ammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide,[N1 1 1 2(OH)][NTf2] and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [C2mim][NTf2] by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis. The results show that the reaction leads to the formation of the expected cyclic compounds, which are important intermediates in the synthesis of natural products with possible biological activities.

Enantioselective Intramolecular Michael Addition of Nitronates onto Conjugated Esters: Access to Cyclic γ-Amino Acids with up to Three Stereocenters

A highly stereoselective synthesis of conformationally constrained cyclic γ-amino acids has been devised. The key step involves an intramolecular cyclization of a nitronate onto a conjugated ester, promoted by a bifunctional thiourea catalyst. This methodology has been successfully applied to generate a variety of γ-amino acids, including some containing three contiguous stereocenters, with very high diastereoselectivity and excellent enantioselectivity. It is postulated that an interaction that is key to the success of the process is the simultaneous coordination of the thiourea functionality to both the conjugated ester and the nitronate. Finally, the synthetic utility of these compounds is demonstrated in the synthesis of two dipeptides derived from the C- and N-termini.

Sulfoxides as an intramolecular sulfenylating agent for indoles and diverse applications of the sulfide-sulfoxide redox cycle in organic chemistry

This dissertation involves study of various aspects of sulfoxide chemistry. Specifically designed t-butyl and propanenitrile sulfoxides tethered to indole-2-carboxamide were used as a source of intramolecular sulfenylating agents to synthesize novel indolo[3,2-b]-1-5-benzothiazepinones which are structurally analogous to the other biologically active benzothiazepinones. This study reveals that the intramolecular cyclization of sulfoxide follows an electrophilic sulfenylation (Sulfoxide Electrophilic Sulfenylation, SES) reaction pathway. Evidence of the absence of sulfenic acid as a transient reactive intermediate in such intramolecular cyclization is also provided. In another study, sulfoxide was used as a “protecting group” of thioether to synthesize 8-membered, indole substituted, thiazocine-2-acetic acid derivative via Ring Closing Metathesis (RCM). Protection (oxidation) of inert (to RCM) sulfide to sulfoxide followed by RCM produced cyclized product in good yields. Deprotection (reduction) of sulfoxide was achieved using Lawessons Reagent (L.R.). Application of the sulfide-sulfoxide redox cycle to solve the existing difficulties in using RCM methodology to thioethers is illustrated. A new design of a “molecular brake”, based on the sulfide-sulfoxide redox cycle is described. N-Ar rotation in simple isoindolines is controlled by the oxidation state of the proximate sulfur atom. Sulfide [S(II)] shows “free” [brake OFF] N-Ar rotation whereas sulfoxide displayed hindered [brake ON] N-Ar rotation. The semi-empirical molecular orbital (PM3) calculations revealed concerted pyramidalization of amidic nitrogen with N-Ar rotation.

Studies on the gelation of photocatalysed dicyanate ester resins

The gel point of a dicyanate ester resin (Arocy B-10 (4-4'-dicyanato-2,2'-diphenylpropane)) heated following irradiation in the presence of the catalyst tricarbonyl cyclopentadienyl manganese (CpMn(CO)(3)) was studied using differential scanning calorimetry (d.s.c.) and dynamic rheological techniques over the temperature range 110-140 degrees C. The gel times of another commercial cyanate ester (RTX366) were also studied using independent rheological techniques, and the results agreed within experimental error. Gel times decreased linearly with increasing catalyst level and with increasing temperature according to an Arrhenius relation with activation energy of 68 +/- 6 kJmol(-1). The gel conversion was calculated by correlation of the rheological gel data to d.s.c. data to be 0.57 +/- 0.02, and differences between techniques, and between theoretical predictions, are discussed. Evidence is produced that the photocatalysed polymerization results in a greater rate of cyclotrimerization, less intramolecular cyclization and a more rigid network than the uncatalysed or metal salt-catalysed high-temperature polymerization. (C) 1997 Elsevier Science Ltd.

Novos receptores moleculares baseados em calix[4]arenos: aplicação à química sensorial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Synthesis of polyhydroxylated compounds from Derythrose: enzymatic inhibition studies

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Synthesis of five-membered heterocycles by indirect electrochemical approach in "Green" media

Radical cyclization continues to be a central methodology for the preparation of natural products containing heterocyclic rings. Hence, some electrochemical results obtained by cyclic voltammetry and controlled-potential electrolysis in the study of electroreductive intramolecular cyclization of ethyl (2S, 3R)-2-bromo-3-propargyloxy-3-(2’,3’,4’,6’-tetra-O-acetyl-beta-D-glucopyranosyloxy) propanoate (1a), 2-bromo-3-allyloxy-3-(2’,3’,4’,6’-tetra-O-acetyl-beta-D-glucopyranosyloxy)propanoate (1b), 2-bromo-[1-(prop-2-yn-1-yloxy)propyl]benzene (1c) and [1-bromo-2-methoxy-2-(prop-2’-yn-1-yloxy)ethyl]benzene (1d) promoted by (1,4,8,11-tetramethyl-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane)nickel(I), [Ni(tmc)]+, electrogenerated at glassy carbon cathodes in ethanol and ethanol:water mixtures containing tetraalkylammonium salts, are presented. During controlled-potential electrolyses of solutions containing [Ni(tmc)]2+ and bromoalkoxylated compounds (1) catalytic reduction of the latter proceeds via one-electron cleavage of the carbon–bromine bond to form a radical intermediate that undergoes cyclization to afford the substituted tetrahydrofurans.

Síntese de derivados de adenina e guanina

Tese de Doutoramento em Ciências (Especialidade em Química)

Síntese e atividade de novos compostos com potencial atividade no cancro do cólon

Dissertação de Mestrado em Química Medicinal

Preparação de derivados do lapachol em meio ácido e em meio básico: uma proposta de experimentos para a disciplina de Química Orgânica Experimental

In this educational paper we describe the extraction of lapachol from its natural source according to acid-base concepts in organic chemistry and the use of its derivatives β-lapachone and hydroxy-hydrolapachol to exemplify intramolecular cyclization, carbocation stability, Michael addition reaction and chromatography. The experiments were performed during three different undergraduate organic chemistry laboratory classes using low cost material, while avoiding color reagents for TLC visualization, as well as small-scale column chromatography to isolate the mixture of lapachol and β-lapachone.

SÍNTESE DE DERIVADOS DE FENANTRIDINONAS POR ARILAÇÃO DIRETA. CARACTERIZAÇÃO DOS ESPECTROS DE ABSORÇÃO E EMISSÃO DE EXEMPLOS REPRESENTATIVOS

The phenanthridinone heterocyclic system has attracted considerable attention in recent years due to the diverse array of physical, chemical and pharmacological properties demonstrated by natural and synthetic derivatives. As a consequence there has been considerable development of synthetic methodology for the synthesis of this and related heterocyclic ring systems. The synthetic literature is discussed and is compared with a direct arylation methodology for the intramolecular cyclization of tertiary (2-iodo)benzoylamides to generate the biaryl bond of these compounds. The efficient methodology allowed the synthesis of a number of previously unknown phenanthridinone products. The photoluminescent properties of representative examples were characterized and it is proposed that the previously unknown compound 1s reveals dual fluorescence in a manner similar to the known compound 1r.

Conception, synthèse et diversification de l'azaGly-Pro : un mime de tour beta, outil d'étude structure-activité : application au développement d'un nouvel agent tocolytique

Les accouchements prématurés constituent un problème médical majeur en constante augmentation et ce, malgré tous les efforts mis en œuvre afin de contrer le déclenchement des contractions avant terme. Cette thèse relate du ''design'' rationnel d'un nouvel agent thérapeutique (i.e., tocolytique) qui serait capable de 1) arrêter les contractions, et 2) prolonger la gestation. Pour ce faire, une nouvelle cible, la prostaglandine F2α et son récepteur ont été sélectionnés et le peptidomimétisme a été choisi afin de résoudre cette problématique. L'introduction contient un historique rapide de la conception à la synthèse (''drug design'') du peptide parent, le PDC113, premier peptide a avoir démontré des aptitudes tocolytiques suffisantes pour faire du peptidomimétisme. La deuxième partie de l'introduction présente les concepts du peptidomimétisme appliqués au PDC113 qui ont permis d'accéder au PDC113.824, inhibiteur allostérique du récepteur de la prostaglandine F2α, et explique comment ce mime nous a permis d'élucider les mécanismes de signalisation intracellulaire impliqués dans la contraction musculaire lisse. Cette thèse présente la conception, la synthèse et l'étude structure-activité de mimes de repliement de tour β au sein du mime peptidique original (PDC113.824) dans lequel nous avons remplacé l'azabicycloalkane central (l'indolizidin-2-one) par une série d'autres azabicycloalcanes connus et des acides aza-aminés dont nous avons élaboré la synthèse. Dans un premier temps, une nouvelle stratégie de synthèse en solution de l'aza-glycyl-proline à partir de la diphényle hydrazone et du chloroformate de p-nitrophényle a été réalisée. Cette stratégie a permis d'éliminer les réactions secondaires de cyclisation intramoléculaires communément obtenues lors de l'introduction d'acides aza-aminés avec les protections traditionnelles de type carbamate en présence de phosgène, mais aussi de faciliter l'accès en une étape à des dérivés peptidiques du type aza-glycyle. L'élongation de l'aza-glycyl-proline en solution nous a permis d'accéder à un nouveau mime tetrapeptidique du Smac, un activateur potentiel de l'apoptose au sein de cellules cancéreuses. Par la suite, nous avons développé une stratégie de diversification sélective de l'azote α du résidu azaglycine en utilisant différents types d'halogénures d'alkyle en présence de tert-butoxyde de potassium. Afin de valider le protocole d'alkylation de l'aza-dipeptide, différents halogénures d'alkyle ont été testés. Nous avons également démontré l'utilité des aza-dipeptides résultants en tant que ''building block'' afin d'accéder à une variété d'azapeptides. En effet, l'aza-dipeptide a été déprotégée sélectivement soit en N-terminal soit en C-terminal, respectivement. D'autre part, la libération de l'amine de l'ester méthylique de l'aza-alkylglycyl-proline a conduit à une catégorie de composés à potentiel thérapeutique, les azadicétopipérazines (aza-DKP) par cyclisation intramoléculaire. Enfin, notre intérêt quant au développement d'un nouvel agent tocolytique nous a amené à développer une nouvelle voie de synthèse en solution du PDC113.824 permettant ainsi d'élucider les voies de signalisation intracellulaires du récepteur de la prostaglandine F2α. Afin de valider l'importance de la stéréochimie et d'étudier la relation structure/ activité du mime, nous avons remplacé l'indolizidin-2-one (I2aa) centrale du PDC113.824 par une série d'autres azabicycloalcanes et azadipeptides. Les azabicycloalcanes D-I2aa, quinolizidinone, et indolizidin-9-one ont été synthétisés et incorporés au sein du dit peptide ne donnant aucune activité ni in vitro ni ex vivo, validant ainsi l'importance du tour β de type II' pour le maintien de l'activité biologique du PDC113.824. Finalement, l'insertion d'une série de dérivés aza(alkyl)glycyl-prolyles a mené à de nouveaux inhibiteurs allostériques du récepteur de la PGF2α, l'un contenant l'azaglycine et l'autre, l'azaphénylalanine. Cette thèse a ainsi contribué, grâce à la conception et l'application de nouvelles méthodes de synthèse d'aza-peptides, au développement de nouveaux composés à potentiel thérapeutique afin d'inhiber le travail prématuré.

Carbon-carbon bond formation : from transition metal catalysis to base-promoted homolytic aromatic substitution

Cette thèse de doctorat porte sur la catalyse à partir de métaux de transition et sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base visant à former de nouvelles liaisons C–C, et à ainsi concevoir de nouvelles structures chimiques. Au cours des vingt dernières années, des nombreux efforts ont été réalisés afin de développer des méthodologies pour la fonctionnalisation de liens C–H, qui soient efficaces et sélectives, et ce à faible coût et en produisant le minimum de déchets. Le chapitre d'introduction donnera un aperçu de la fonctionnalisation directe de liens C–H sur des centres sp2 et sp3. Il sera également discuté dans cette partie de certains aspects de la chimie radicalaire reliés a ce sujet. Les travaux sur la fonctionnalisation d’imidazo[1,5-a]pyridines catalysée par des compleces de ruthénium seront présentés dans le chapitre 2. Malgré l'intérêt des imidazo[1,5-a]azines en chimie médicinale, ces composés n’ont reçu que peu d'attention dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C–H. L'étendue de la réaction et l'influence des effets stériques et électroniques seront détaillés. Les cyclopropanes représentent les 10ème cycles carbonés les plus rencontrés dans les petites molécules d’intérêt pharmacologique. Ce sont aussi des intermédiaires de synthèse de choix pour la création de complexité chimique. Malgré de grands progrès dans le domaine de la fonctionnalisation de liens C(sp3)–H, l'étude des cyclopropanes comme substrats dans les transformations directes est relativement nouvelle. Le chapitre trois présentera l'arylation intramoléculaire directe de cyclopropanes. Cette réaction est réalisée en présence de palladium, en quantité catalytique, en combinaison avec des sels d’argent. Des études mécanistiques ont réfuté la formation d'un énolate de palladium et suggéreraient plutôt une étape de métallation - déprotonation concertée. En outre, les cycles de type benzoazepinone à sept chaînons ont été synthétisés par l'intermédiaire d'une séquence d'activation de cyclopropane/ouverture/cyclisation. Une arylation directe intermoléculaire des cyclopropanes a été réalisée en présence d'un auxiliaire de type picolinamide (Chapitre 4). Les deux derniers chapitres de ce mémoire de thèse décriront nos études sur la substitution homolytique aromatique favorisée par une base. Le mécanisme de la réaction de cyclisation intramoléculaire d'halogénures d'aryle, réalisée en présence de tert-butylate de potassium, a été élucidé et se produit via une voie radicalaire (Chapitre 5). La transformation, exempte de métaux de transition, ne nécessite que la présence d’une base et de pyridine comme solvant. Cette réaction radicalaire a été étendue à la cyclisation d'iodures d'alkyle non activés en présence d'un catalyseur à base de nickel et de bis(trimethylsilyl)amidure de sodium comme base (Chapitre 6). Des études de RMN DOSY ont démontré une association entre le catalyseur, la base et le matériel de départ.