Synthèse totale de la lépadine B : plate-forme pour la découverte de nouvelles tranformations chimiques

Dans ce document, serons détaillées les résultats de mes travaux de recherche d’études doctorales. Tout d’abord, nous discuterons de la synthèse totale de la lépadine B, la plus courte à paraître dans la littérature à ce jour. Cette synthèse, en plus de valoriser la synthèse asymétrique de pipéridines poly-substituées développée par l’équipe du professeur Charette, mettra à profit une utilisation originale d’une séquence de fermeture-ouverture de cycle par la réaction de métathèse d’alcènes. De plus, nous détaillerons une brève étude mécanistique de cette dernière nous ayant permis la proposition d’un mécanisme peu commun de ce type de séquence réactionnel et dont les conséquences expérimentales sont impressionnantes. Au cours de cette synthèse, nous avons identifié un synthon d’une grande valeur synthétique. En effet, ne comportant pas moins que quatre centres chiraux, ce synthon pouvait être obtenu énantiopure en seulement trois étapes à partir de la pyridine. Ainsi, nous avons effectué une analyse structurale de ce synthon et avons envisagé une valorisation supplémentaire par une utilisation originale de la fragmentation de Grob. Dans ce contexte, nous avons développé une toute nouvelle synthèse de pipéridines 2,3,6-trisubstituées hautement régio- et diastéréosélective. Afin de pouvoir réaliser la précédente méthodologie, nous avons dû étudier la réduction d’une amide en présence de groupements fonctionnels sensibles dans les conditions usuelles. Heureusement, l’année précédente nous avions développée une réaction hautement chimiosélective d’amides tertaires. Cette nouvelle réaction, qui a été fondamentalement inspiré par une méthodologie du professeur Charette sur l’activation d’amides, a permis la réduction d’amides tertiaires en présence de fonctions telles les cétone, ester, nitrile, époxyde, insaturations, etc. Enfin, l’ensemble des connaissances acquises au cours de ces projets a permis l’élaboration d’une toute nouvelle stratégie de synthèse pour la préparation d’indolizidines et quinolizidines. Plus spécifiquement, nous avons développé la première séquence d’activation intramoléculaire et déaromatization asymétrique de la pyridine. Ceci permet d’avoir un accès aux squelettes indolizidine et quinolizidine avec des stéréosélectivités élevées, la nature insaturée de ces derniers laissant également place à une grande flexibilité synthétique. Dans ce contexte, nous allons détailler une très courte synthèse de trans-indolizidines.

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.

mRNA differential display of 2-amino-1-methyl-6-phenylinlidazo[4,5-b]pyridine-induced rat mammary gland tumors

The mRNA differential display technique was used to compare mRNAs between normal mammary gland and turner-derived epithelial cells from female Sprague-Dawley rat mammary gland tumors induced by the heterocyclic amine 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP) and promoted by a high-fat diet (23.5% corn oil). Two genes, beta-casein and transferrin, were identified as differentially expressed. The expression of these genes was examined across a bank of rat mammary gland tumors derived from animals on a low-fat diet (5% corn oil) or the high-fat diet. Carcinomas had over a 10- and 50-fold lower expression of beta-casein and transferrin, respectively than normal mammary gland. In addition, carcinomas from animals on the high-fat diet showed on average a 5-fold higher expression of beta-casein, and transferrin than carcinomas from animals on the low-fat diet. The results indicate the process of mammary gland tumorigenesis alters the expression of certain genes in the mammary gland, and that the level of dietary fat further modulates the expression of these genes.

Characterization of peroxisome proliferator-activated receptor alpha in normal rat mammary gland and 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine-induced mammary gland tumors from rats fed high and low fat diets

Normal Sprague-Dau ley rat mammary gland epithelial cells and mammary gland carcinomas induced by 2-amino-1 -methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine, a carcinogen found in the diet, were examined for the expression of peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPAR alpha). PPAR alpha mRNA and protein was detected in normal and tumor tissue by reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) and immunohistochemistry. By quantitative RT-PCR, carcinomas had a 12-fold higher expression than control mammary glands, a statistically significant difference. PPAR alpha expression was examined in carcinomas and normal tissues from rats on high fat (23.5/% corn oil) and low fat (5% corn oil) diets. Although neither carcinomas, nor control tissues showed statistically significant differences between the two diet groups, PPAR alpha expression was the highest in carcinomas from rats on the high fat diet. The expression of PPAR alpha in normal mammary gland and its significant elevation in mammary gland carcinomas raises the possibility of its involvement in mammary gland physiology and pathophysiology. (C) 2000 Published by Elsevier Science Ireland Ltd. All rights reserved.

Comprehensive study of surface chemistry of MCM-41 using Si-29 CP/MAS NMR, FTIR, pyridine-TPD, and TGA

A comprehensive study was conducted on mesoporous MCM-41. Spectroscopic examinations demonstrated that three types of silanol groups, i.e., single, (SiO)(3)Si-OH, hydrogen-bonded, (SiO)(3)Si-OH-OH-Si(SiO)(3), and geminal, (SiO)(2)Si(OH)(2), can be observed. The number of silanol groups/nm(2), alpha(OH), as determined by NMR, varies between 2.5 and 3.0 depending on the template-removal methods. All these silanol groups were found to be the active sites for adsorption of pyridine with desorption energies of 91.4 and 52.2 kJ mol(-1), respectively. However, only free silanol groups (involving single and geminal silanols) are highly accessible to the silylating agent, chlorotrimethylsilane. Silylation can modify both the physical and chemical properties of MCM-41.

Sarcoplasmic reticulum calcium ATPase is inhibited by organic vanadium coordination compounds: pyridine-2,6-dicarboxylatodioxovanadium(V), BMOV, and an amavadine analogue

Inorg Chem. 2008 Jul 7;47(13):5677-84. doi: 10.1021/ic702405d

Nickel(II) complexes of bidentate N-N′ ligands containing mixed pyrazole, pyrimidine and pyridine aromatic rings as catalysts for ethylene polymerisation

This work describes the synthesis and characterisation of Ni(II) complexes of the following neutral bidentate nitrogen ligands containing pyrazole (pz), pyrimidine (pm) and pyridine (py) aromatic rings: 2-pyrazol-1-yl-pyrimidine (pzpm), 2-(4-methyl-pyrazol-1-yl)-pyrimidine (4-Mepzpm), 2-(4-bromo-pyrazol-1-yl)-pyrimidine (4-Brpzpm), 2-(3,5-dimethyl-pyrazol-1-yl)-pyrimidine (pz*pm), 2-pyrazol-1-yl-pyridine (pzpy) and bis(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)phenylmethane (bpz*mph). The complexes [NiBr2(pzpm)] (1), [NiBr2(4-Mepzpm)] (2), [NiBr2(4-Brpzpm)] (3), [NiBr2(pz*pm)] (4), [NiBr2(pzpy)] (5) and [NiBr2(bpz*mph)] (6) were tested as catalysts for ethylene polymerisation, in the presence of the cocatalysts methylaluminoxane (MAO) or diethylaluminium chloride (AlEt2Cl), the catalyst systems 1-3/MAO showing moderate to high activities up to the temperature of 20 °C only in the presence of MAO, whereas 4-6/MAO revealed to be inactive. Other related Pd(II) complexes, already reported in previous works, such as [PdClMe(pzpm)], [PdClMe(pz*pm)], [PdClMe(pzpy)] and [PdClMe(bpz*mph)], also showed to be inactive in the polymerisation of ethylene, when activated by MAO or AlEt2Cl. Selected samples of polyethylene products were characterised by GPC/SEC, 1H and 13C NMR and DSC, showing to be low molecular weight polymers with Mn values ranging from ca. 550 to 1500 g mol−1 and unusually low dispersities of 1.2–1.7, with total branching degrees generally varying between 2 and 12%, melting temperatures from 40 to 120 °C and crystallinities from 40 to 70%.

Identification of pyridine analogs as new predator-derived kairomones.

In the wild, animals have developed survival strategies relying on their senses. The individual ability to identify threatening situations is crucial and leads to increase in the overall fitness of the species. Rodents, for example have developed in their nasal cavities specialized olfactory neurons implicated in the detection of volatile cues encoding for impending danger such as predator scents or alarm pheromones. In particular, the neurons of the Grueneberg ganglion (GG), an olfactory subsystem, are implicated in the detection of danger cues sharing a similar chemical signature, a heterocyclic sulfur- or nitrogen-containing motif. Here we used a "from the wild to the lab" approach to identify new molecules that are involuntarily emitted by predators and that initiate fear-related responses in the recipient animal, the putative prey. We collected urines from carnivores as sources of predator scents and first verified their impact on the blood pressure of the mice. With this approach, the urine of the mountain lion emerged as the most potent source of chemical stress. We then identified in this biological fluid, new volatile cues with characteristic GG-related fingerprints, in particular the methylated pyridine structures, 2,4-lutidine and its analogs. We finally verified their encoded danger quality and demonstrated their ability to mimic the effects of the predator urine on GG neurons, on mice blood pressure and in behavioral experiments. In summary, we were able to identify here, with the use of an integrative approach, new relevant molecules, the pyridine analogs, implicated in interspecies danger communication.

Synthesis of a tetrahydroimidazo-[2',1':2,3]thiazolo[5,4-c]pyridine derivative with Met inhibitory activity

A straightforward synthesis of the Met antagonist JLK1360 involving an alkylationcyclocondensation process using aminothiazole 1 and nitrophenacyl bromide 2, reduction of the nitro group, and coupling of the resulting tetracyclic aniline 5 with an appropriate N-acyl alanine derivative, is reported.

Synthesis of a tetrahydroimidazo-[2',1':2,3]thiazolo[5,4-c]pyridine derivative with Met inhibitory activity

A straightforward synthesis of the Met antagonist JLK1360 involving an alkylationcyclocondensation process using aminothiazole 1 and nitrophenacyl bromide 2, reduction of the nitro group, and coupling of the resulting tetracyclic aniline 5 with an appropriate N-acyl alanine derivative, is reported.

Synthesis and characterization of oxovanadium (IV) dithiocarbamates with pyridine

We report the synthesis and study of a new series of oxovanadium (IV) dithiocarbamate adducts and derivatives with pyridine and cyclohexyl, di-iso-butyl, di-n-propyl, anilin, morpholin, piperidin and di-iso-propyl amines. The complexes have been characterized by analytical, magnetochemical, IR, visible-UV spectral and thermal studies, and are assigned the formulas [VO(L)2].py, where L=cyclohexyl, di-iso-butyl, di-n-propyl, anilin dithiocarbamate and [VO(OH)(L)(py)2]OH.H2O (L=morpholin, piperidin and di-iso-propyl dithiocarbamate). The effect of the adduct formation on the pV=0 bound is discussed in terms of the IR (V=O, V-S and V-N stretching frequencies) and electronic spectra (d-d transitions).

Synthesis, antimicrobial and cytotoxic activities of 5-benzylidene-2-[(pyridine-4-ylmethylene)hydrazono]-thiazolidin-4-one and 2-[(pyridine-4-ylmethylene) hydrazono]-thiazolidin-4-one derivatives

A new series of 5-benzylidene-2-[(pyridine-4-ylmethylene)hydrazono]-thiazolidin-4-ones 4a-l have been synthesized. These compounds were designed by a molecular hybridization approach. 2-[(Pyridine-4-ylmethylene)hydrazono]-thiazolidin-4-ones 3a-d were also obtained and used as intermediates to give the target compounds. The in vitro antimicrobial and cytotoxic activities were evaluated for both series. The intermediate 3b showed considerable antibiotic activity against B. subtilis and C. albicans. In the cytotoxic activity compounds 3b (IC50= 4.25 ± 0.36 µg/mL) and 4l (IC50= 1.38 ± 0.04 µg/mL) were effective for inhibition of human erythromyeloblastoid leukemia (K-562) and human lung carcinoma (NCI-H292) cell lines, respectively.

Characteristics of pyridine adsorption on Au(111) and Au(210) by EIS parameters fitting procedure

Some aspects of the application of electrochemical impedance spectroscopy to studies of solid electrode / solution interface, in the absence of faradaic processes, are analysed. In order to perform this analysis, gold electrodes with (111) and (210) crystallographic orientations in an aqueous solution containing 10 mmol dm-3 KF, as supporting electrolyte, and a pyridine concentration varying from 0.01 to 4.6 mmol dm-3, were used. The experimental data was analysed by using EQUIVCRT software, which utilises non-linear least squares routines, attributing to the solid electrode / solution interface behaviour described by an equivalent circuit with a resistance in series with a constant phase element. The results of this fitting procedure were analysed by the dependence on the electrode potential on two parameters: the pre-exponential factor, Y0, and the exponent n f, related with the phase angle shift. By this analysis it was possible to observe that the pyridine adsorption is strongly affected by the crystallographic orientation of the electrode surface and that the extent of deviation from ideal capacitive behaviour is mainly of interfacial origin.

Chemoenzymatic Total Synthesis of Morphine alkaloids: Synthesis of Dihydrocodeine and Hydrocodone via a Double Claisen Strategy and ent-Hydromorphone via an Oxidative Dearomatization/intramolecular [4+2] Cycloaddition

This thesis describes the chemoenzymatic synthesis of three morphine alkaloids. The total synthesis of dihydrocodeine and hydrocodone was accomplished starting from bromobenzene in 16 and 17 steps, respectively. The key steps included a microbial oxidation of bromobenzene by E. coli JM109 (pDTG601A), a Kazmaier-Claisen rearrangement of glycinate ester to generate C-9 and C-14 stereo centers, a Johnson-Claisen rearrangement to set the C-13 quaternary center, and a C-10/C-11 ring closure via a Friedel-Crafts reaction. In addition, the total synthesis of ent-hydromorphone starting from β-bromoethylbenzene in 12 steps is also described. The key reactions included the enzymatic dihydroxylation of β-bromoethylbenzene to the corresponding cis-cyclohexadienediol, a Mitsunobu reaction, and an oxidative dearomatization followed by an intramolecular [4+2] cycloaddition.