Synthèse et utilisation de dérivés de cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis vers l'obtention d'allènes hautement substitués

Le présent mémoire a pour sujet le développement d’une méthode rapide et efficace vers la production d’allènes hautement substitués à partir de dérivés cyclopropaniques électrophiles énantioenrichis. L’avancement de méthodes synthétiques intéressantes pour la production asymétrique de ces dérivés de cyclopropane-1,1-diesters sera également présenté. Dans un premier temps, les différentes méthodes de synthèses des cyclopropanes activés seront abordées, ainsi que leur utilisation dans la préparation de molécules plus complexes. Par la suite, les techniques précédentes de préparation asymétrique des allènes seront introduites, démontrant ainsi la difficulté de leur accessibilité. Le développement d’une méthode fiable pour la synthèse de cyclopropane-1,1-diesters utilisant les ylures d’iodonium sera présenté. Finalement, l’accessibilité à plusieurs types d’allènes hautement substitués par l’utilisation de cuprates sera détaillée. Dans une seconde partie, il sera davantage question de l’accessibilité des cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis. Ces derniers sont d’un intérêt particulier, car ils constituent le point de départ de notre méthodologie précédente. Le développement d’une méthode pouvant être utilisée à grande échelle et à faible coût a donc été explorée. Les deux derniers chapitres présenteront donc les tentatives de générer ces cyclopropanes activés par résolution cinétique ou encore par l’hydrogénation asymétrique des cyclopropènes correspondants.

Les esters cyclopropane-1,1-dicarboxyliques et les dérivés cyclopropaniques 1,2,3-substitués : synthèses et applications

Les cyclopropanes sont des motifs d’une grande importance puisqu’ils sont présents dans plusieurs molécules biologiquement actives en plus d’être de puissants intermédiaires dans la synthèse de molécules complexes. Au cours de cet ouvrage, nous avons développé une nouvelle méthode générale pour la synthèse d’ylures d’iodonium de malonates, soit d’importants précurseurs d’esters cyclopropane-1,1-dicarboxyliques. Ainsi, à l’aide de ces ylures, une méthode très efficace pour la synthèse d’esters cyclopropane-1,1-dicarboxyliques racémiques a été développée. Des travaux ont aussi été entrepris pour la synthèse énantiosélective de ces composés. Par ailleurs, les esters cyclopropane-1,1-dicarboxyliques ont été utilisés dans le développement de deux nouvelles méthodologies, soit dans une réaction de cycloaddition (3+3) avec des imines d’azométhines et dans la formation d’allènes par l’addition-1,7 de cuprates. Nous avons aussi poursuivi l’étude synthétique du cylindrocyclophane F impliquant l’utilisation de cyclopropanes pour le contrôle des centres chiraux. Ainsi l’addition-1,5 d’un cuprate sur un ester cyclopropane-1,1-dicarboxylique a été utilisée comme l’une des étapes clés de notre synthèse. L’autre centre chiral a pu être contrôlé par l’hydrogénolyse sélective d’un cyclopropylméthanol. Ces études ont, par ailleurs, mené au développement d’une nouvelle réaction d’arylcyclopropanation énantiosélective utilisant des carbénoïdes de zinc générés in situ à partir de réactifs diazoïques. Cette méthode permet d’accéder très efficacement aux cyclopropanes 1,2,3-substitués. De plus, nous avons développé la première réaction de Simmons-Smith catalytique en zinc menant à un produit énantioenrichi.

Synthèse diastéréosélective et énantiosélective de dérivés cyclopropaniques 1,2,3-substitués à l’aide de carbénoïdes gem-dizinciques

Les dérivés cyclopropaniques 1,2,3-substitutés sont des composés intéressants dans de nombreux domaines de la chimie. Au cours de cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à la synthèse, tout d’abord diastéréosélective puis énantiosélective de ces composés. Nous nous sommes en particulier intéressés à l’utilisation de la zinciocyclopropanation pour l’obtention de ces dérivés cyclopropaniques 1,2,3-substitutés. Cette méthode consiste en l’utilisation d’un carbénoïde gem-dizincique pour effectuer une réaction de type Simmons-Smith. Cette stratégie a l’avantage d’être diastéréosélective favorisant la formation du zinciocyclopropane dont l’atome de zinc est dans une configuration cis avec le groupement directeur qu’est l’oxygène allylique basique. Lors de cette réaction, l’existence d’une réaction compétitive avec un réactif monozincique diminuait l’utilité de la zinciocyclopropanation. L’issue de la réaction s’est avérée dépendre fortement de la nature du carbénoïde utilisé, de la température réactionnelle et de la présence de ZnI2 dans le milieu. L’étude par GCMS de nombreuses conditions pour la formation des différents carbénoïdes a permis d’identifier les paramètres clés conduisant à la zinciocyclopropanation. Ces découvertes ont notamment permis d’étendre la réaction de zinciocyclopropanation aux alcools allyliques portant un seul groupement directeur (ie. non dérivé du 1,4-buténediol). Dans ces conditions, la réaction s’est avérée extrêmement diastéréosélective favorisant la formation du zinciocyclopropane dont l’atome de zinc est dans une configuration cis avec le groupement directeur. Afin de fonctionnaliser les zinciocyclopropanes ainsi obtenus, plusieurs réactions de fonctionnalisation in situ ont été développées. Chacune de ces méthodes a montré une conservation totale de la diastéréosélectivité obtenue lors de la réaction de zinciocyclopropanation. La versatilité de la zinciocyclopropanation a donc été démontrée. Avec une méthode diastéréosélective efficace pour la formation de zinciocyclopropanes à partir d’alcools allyliques ne portant qu’un seul groupement directeur, il est devenu possible d’envisager le développement énantiosélectif de la réaction. L’utilisation d’un dioxaborolane énantiopur a permis la zinciocyclopropanation avec de très bons excès énantiomères de divers alcools allyliques chiraux. La présence sur la même molécule d’un lien C–Zn nucléophile est d’un atome de bore électrophile a conduit à un échange bore-zinc in situ, formant un cyclopropylborinate énantioenrichi. La formation de ce composé bicyclique a permis d’obtenir une diastéréosélectivité parfaite. De nombreux alcools allyliques ont pu ainsi être convertis en cyclopropylborinates. Une réaction de Suzuki subséquente a permis la formation de dérivés cyclopropaniques 1,2,3-trisubstitués avec de très bons excès énantiomères et une excellente diastéréosélectivité. Les cyclopropylborinates obtenus à l’issue de la zinciocyclopropanation énantiosélective se sont avérés être des unités très versatiles puisque de nombreuses méthodes ont pu être développés pour leur fonctionnalisation.

Structure of ethyl 1,2,2-tricyano 3-(4-nitrophenyl)-cyclopropane-1-carboxylate

C15HIoN404, monoclinic, P2~/c, a = 10.694(8), b = 11.743 (8), c - 12.658 (8) A, fl = 113.10 (7) °, V = 1462.1 A 3, Z = 4, O m = 1 "38, O c = 1.408 g cm -3, t,t(MoKa, ~, = 0.7107 ]~) = 0.99 cm -i, F(000) = 640. The structure was solved by direct methods and refined to an R value of 0.054 using 1398 intensity measurements. The relative magnitudes of interaction of the substituents and the extent to which a ring can accommodate interactions with substituents are discussed.

Structure of ethyl 1,2,2-tricyano-3-(4-nitrophenyl)-cyclopropane-1-carboxylate

C15HIoN404, monoclinic, P2~/c, a = 10.694(8), b = 11.743 (8), c - 12.658 (8) A, fl = 113.10 (7) °, V = 1462.1 A 3, Z = 4, O m = 1 "38, O c = 1.408 g cm -3, t,t(MoKa, ~, = 0.7107 ]~) = 0.99 cm -i, F(000) = 640. The structure was solved by direct methods and refined to an R value of 0.054 using 1398 intensity measurements. The relative magnitudes of interaction of the substituents and the extent to which a ring can accommodate interactions with substituents are discussed.

The structure of cyclopropane-1,1-dicarboxamide

Abstract is not available.

Préparation de carbénoïdes gem-dizinciques : étude de réactivité et application à la synthèse stéréosélective de dérivés cyclopropanes 1,2,3-substitués via cyclopropylzinciques

Thèse diffusée initialement dans le cadre d'un projet pilote des Presses de l'Université de Montréal/Centre d'édition numérique UdeM (1997-2008) avec l'autorisation de l'auteur.

Evidence for 1-(Malonylamino)cyclopropane-1-Carboxylic Acid Being the Major Conjugate of Aminocyclopropane-1-Carboxylic Acid in Tomato Fruit1

Tomato (Lycopersicon esculentum Miller) fruit discs fed with [2,3-14C]1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) formed 1-malonyl-ACC (MACC) as the major conjugate of ACC in fruit throughout all ripening stages, from immature-green through the red-ripe stage. Another conjugate of ACC, γ-glutamyl-ACC (GACC), was formed only in mature-green fruit in an amount about 10% of that of MACC; conjugation of ACC into GACC was not detected in fruits at other ripening stages. No GACC formation was observed from etiolated mung bean (Vigna radiata [L.] Wilczek) hypocotyls, etiolated common vetch (Vicia sativum L.) epicotyls, or pea (Pisum sativum L.) root tips, etiolated epicotyls, and green stem tissue, where active conversion of ACC into MACC was observed. GACC was, however, formed in vitro in extracts from fruit of all ripening stages. GACC formation in an extract from red fruit at pH 7.15 was only about 3% of that at pH 8.0, the pH at which most assays were run. Our present in vivo data support the previous contention that MACC is the major conjugate of ACC in plant tissues, whereas GACC is a minor, if any, conjugate of ACC. Thus, our data do not support the proposal that GACC formation could be more important than MACC formation in tomato fruit.

Cyclopropane-1,1-dicarboxylate is a slow-, tight-binding inhibitor of rice ketol-acid reductoisomerase

Ketol-acid reductoisomerase (EC 1.1.1.86) catalyses the second reaction in the biosynthesis of the branched-chain amino acids. The reaction catalyzed consists of two stages, the first of which is an alkyl migration from one carbon atom to its neighbour. The likely transition state is therefore a cyclopropane derivative, and cyclopropane-1,1-dicarboxylate(CPD) has been reported to inhibit the Escherichia coli enzyme. In addition, this compound causes the accumulation of the substrate of ketol-acid reductoisomerase in plants. Here, we investigate the inhibition of the purified rice enzyme. The cDNA was cloned, and the recombinant protein was expressed in E. coli, purified and characterized kinetically. The purified enzyme is strongly inhibited by cyclopropane-1,1-dicarboxylate, with an inhibition constant of 90 nM. The inhibition is time-dependent and this is due to the low rate constants for formation (2.63 X 10(5) M-1 min(-1)) and dissociation (2.37 x 10(-2) min(-1)) of the enzyme-inhibitor complex. Other cyclopropane derivatives are much weaker inhibitors while dimethylmalonate is moderately effective. (c) 2004 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Sels de tétraarylphosphonium : synthèse et application à la synthèse de la (–)-coniine ; capacité trans-directrice du groupement amide en cyclopropanation d’oléfines

Le développement ainsi que l’amélioration des différentes techniques de purification sont des défis importants pour la chimie d’aujourd’hui. Certaines des méthodes actuelles, tel que le greffage d’un réactif sur un support solide permettant d’accéder à un produit pur par simple filtration du milieu, comportent toutefois certains inconvénients. En effet, les propriétés de solubilité de ces polymères rendent la mise en œuvre des réactions plus difficiles. C’est dans ce contexte que le groupe du Pr. Charette a rapporté l’utilisation de réactifs liés à un sel de tétraarylphosphonium (TAP). Ces sels peuvent être solubilisés dans un solvant tel que le dichlorométhane et aisément retirés du milieu réactionnel par précipitation à l’aide d’éther diéthylique (Chapitre 1). L’un des objectifs de cette thèse a donc été lié à la découverte de deux méthodes complémentaires qui, jusqu’à présent, sont considérées comme des méthodes de choix pour la synthèse des sels de TAP fonctionnalisés (Chapitre 2). L’une d’entre elles est utilisée par Soluphase inc., une entreprise qui commercialise ces sels de TAP. L’efficacité des sels en tant que support dans la synthèse de petites molécules a été démontrée lors de la synthèse d’un produit naturel, la (–)-coniine (Chapitre 3). L’isolement des intermédiaires synthétiques instables par simple précipitation à l’aide d’un support de TAP a permis de rendre cette synthèse plus efficace que celle déjà connue. Dans le deuxième volet de cette thèse, plusieurs problèmes reliés à la synthèse de dérivés cyclopropaniques 1,1-disubstitués ont été étudiés. Ces derniers font partie intégrale de plusieurs produits naturels et de médicaments. Cependant, leur formation par une réaction de cyclopropanation d’alcènes utilisant des réactifs diazoïques possédant deux groupements de type accepteur n’est pas tâche facile (Chapitre 4). En effet, cette réaction souffre d’un faible contrôle diastéréosélectif. Par le fait même, très peu de méthodologies de synthèse ont rapporté l’utilisation de ce type de réactifs diazoïques dans des réactions de cyclopropanation stéréosélectives. L’étude du mécanisme de la réaction de cyclopropanation catalysée au Rh(II) a proposé des indices favorisant un modèle ayant des précédents dans la littérature (Chapitre 5). Ces études nous ont mené à la découverte de la «capacité trans-directrice» du groupement amide lors des réactions de cyclopropanation d’oléfines. Nous avons donc utilisé cette propriété afin de résoudre plusieurs problèmes rencontrés dans la littérature. Nous avons montré qu’elle permet l’accès à des dérivés cyclopropaniques possédant deux groupements carboxyliques géminaux avec des sélectivités élevées (Chapitre 6). Ces produits étaient accessibles que par des séquences synthétiques nécessitant plusieurs étapes. De plus, nous avons démontrés que ces nouveaux dérivés cyclopropaniques sont des outils synthétiques fort utiles dans la synthèse de produits naturels d’intérêt biologique. Cette formidable «capacité trans-directrice» du groupement amide nous a permi de résoudre le problème de la synthèse asymétrique de dérivés carboxyliques α-cyano cyclopropaniques (Chapitre 7). De plus, ce projet nous a menées à la découverte de l’effet de divers additif achiraux permettant d’augmenter la sélectivité dans certaines réactions. Cette réaction possède une vaste étendue et l’utilité de ces nouveaux dérivés cyclopropaniques a été démontrée par plusieurs transformations de groupements fonctionnels.

Silencing of the ACC synthase gene ACACS2 causes delayed flowering in pineapple [Ananas comosus (L.) Merr.]

Flowering is a crucial developmental stage in the plant life cycle. A number of different factors, from environmental to chemical, can trigger flowering. In pineapple, and other bromeliads, it has been proposed that flowering is triggered by a small burst of ethylene production in the meristem in response to environmental cues. A 1-amino-cyclopropane-1-carboxylate synthase (ACC synthase) gene has been cloned from pineapple (ACACS2), which is induced in the meristem under the same environmental conditions that induce flowering. Two transgenic pineapple lines have been produced containing co-suppression constructs designed to down-regulate the expression of the ACACS2 gene. Northern analysis revealed that the ACACS2 gene was silenced in a number of transgenic plants in both lines. Southern hybridization revealed clear differences in the methylation status of silenced versus non-silenced plants by the inability of a methylation-sensitive enzyme to digest within the ACACS2 DNA extracted from silenced plants, indicating that methylation is the cause of the observed co-suppression of the ACACS2 gene. Flowering characteristics of the transgenic plants were studied under field conditions in South East Queensland, Australia. Flowering dynamics studies revealed significant differences in flowering behaviour, with transgenic plants exhibiting silencing showing a marked delay in flowering when compared with non-silenced transgenic plants and control non-transformed plants. It is argued that the ACACS2 gene is one of the key contributors towards triggering 'natural flowering' in mature pineapples under commercial field conditions.

Synthesis of Unnatural C-2 Amino Acid Nucleosides Using NIS-Mediated Ring Opening of 1,2-Cyclopropane Carboxylated Sugar Derivatives

We have developed a general and efficient method for the stereoselective construction of pyrimidine-based pyranosyl C-2 amino acid nucleosides using NIS-mediated ring opening of 1,2-cyclopropanated sugar derivatives. This methodology has been successfully extended to the synthesis of furanosyl nucleosides, Which have potential applications in the development of novel, nontoxic antifungal therapeutics.

1,2-Cyclic sulfite and sulfate furanoside diesters: improved syntheses and stability

The facile syntheses of 1,2- and 3,5-cyclic sulfite and sulfate furanoside diesters were conducted in molecular solvents and ionic liquids in the presence of immobilised morpholine. Molecular solvents and ionic liquids performed similarly with regards to overall yields. However, the use of ILs allowed for the reactions to be carried out under atmospheric conditions and showed good recyclability. Additionally, increases in product stability was achieved in ILs over organic solvents, in particular, in bis{(trifluoromethanesulfonyl)imide) and trispentafluoro-ethyltrifluorophosphate-based ionic liquids, which were also excellent media to control the hydrolysis of thionyl chloride and sulfuryl chloride. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Nouveau vocabulaire francois, oú l'on a suivi l'orthographe du dictionnarie de l'académie, et dans lequel on trouve de plus: 1. un grandnombre de mots et d'acceptions de mots généralement recus, et qu'on adistingués par une étoile; 2. environ huit mille termes de scienceset arts, et spécialement la nouvelle nomenclature chimique; 3. un vocabulaire géographique; 4. la prononciation de tous les nots; 5. l'étymologie des mots dérivés du grec et du latin; 6. la conjugaison des verbes irréguliers

UANL

Hydrolyse assistée par micro-ondes : synthèse de cystéines a-substituées sur échelle multi-grammes; Synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs

Le présent mémoire est subdivisé en deux principaux sujets. Le premier porte sur le développement d’une hydrolyse de thiazolidines assistée par micro-ondes en vue d’obtenir des cystéines a-substituées. Le second est axé sur le développement d’une méthodologie pour la synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs. Dans un premier temps, les rôles et les utilités des acides aminés quaternaires, plus spécifiquement des cystéines a-substituées, seront abordés, puis une revue des différentes méthodes énantiosélectives pour accéder à ces unités sera effectuée. Par la suite, le développement d’une méthode rapide et efficace d’hydrolyse sous irradiation aux micro-ondes de thiazolines sera présenté. Finalement, les études menant à l’application de cette méthode à la synthèse de cystéines -substituées sur grande échelle au moyen de réacteurs en écoulement dynamique et à haut criblage seront détaillées. Dans la seconde partie, les applications ainsi que les synthèses générales des alkylidènecyclopropanes en synthèse organique seront décrites. Plus particulièrement, les applications spécifiques des alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs ainsi que leurs synthèses seront traitées de manière exhaustive. Par la suite, le développement d’une méthodologie énantiosélective catalytique pour la synthèse d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs sera présenté. L’extension de cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopropanes et cyclopropènes, ainsi que l’application de réactions stéréospécifiques pour les alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs seront brièvement discutées.