Chiral β-amino alcohols as ligands for the ruthenium-catalyzed asymmetric transfer hydrogenation of N-phosphinyl ketimines

Some chiral β-amino alcohols have been evaluated as potential ligands for the ruthenium-catalyzed asymmetric transfer hydrogenation (ATH) of N-phosphinyl ketimines in isopropyl alcohol. The ruthenium complex prepared from [RuCl2(p-cymene)]2 and (1S,2R)-1-amino-2-indanol has shown to be an efficient catalyst for the ATH of several N-(diphenylphosphinyl)imines, affording the reduction products in very good isolated yields and enantiomeric excesses up to 82%. The inherent rigidity of the indane ring system present in the ligand seems to be very important to achieve good enantioselectivities.

Loss of the thyroid hormone-binding protein Crym renders striatal neurons more vulnerable to mutant huntingtin in Huntington's disease.

The mechanisms underlying preferential atrophy of the striatum in Huntington's disease (HD) are unknown. One hypothesis is that a set of gene products preferentially expressed in the striatum could determine the particular vulnerability of this brain region to mutant huntingtin (mHtt). Here, we studied the striatal protein µ-crystallin (Crym). Crym is the NADPH-dependent p38 cytosolic T3-binding protein (p38CTBP), a key regulator of thyroid hormone (TH) T3 (3,5,3'-triiodo-l-thyronine) transportation. It has been also recently identified as the enzyme that reduces the sulfur-containing cyclic ketimines, which are potential neurotransmitters. Here, we confirm the preferential expression of the Crym protein in the rodent and macaque striatum. Crym expression was found to be higher in the macaque caudate than in the putamen. Expression of Crym was reduced in the BACHD and Knock-in 140CAG mouse models of HD before onset of striatal atrophy. We show that overexpression of Crym in striatal medium-size spiny neurons using a lentiviral-based strategy in mice is neuroprotective against the neurotoxicity of an N-terminal fragment of mHtt in vivo. Thus, reduction of Crym expression in HD could render striatal neurons more susceptible to mHtt suggesting that Crym may be a key determinant of the vulnerability of the striatum. In addition our work points to Crym as a potential molecular link between striatal degeneration and the THs deregulation reported in HD patients.

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.

Activation chimiosélective et dérivatisation d’amides et d'alcools : synthèse de plusieurs groupements fonctionnels et hétérocycles

Un objectif majeur en chimie organique est le développement de méthodes de synthèses générales, simples et peu coûteuses permettant la modification efficace des ressources naturelles en différents produits d’intérêt public. En particulier, la recherche de méthodes chimiosélectives et de méthodes dites « vertes » représente un intérêt croissant pour le secteur industriel (dont le domaine pharmaceutique). En fait, l’application en synthèse sur grande échelle de procédés catalytiques, sélectifs et utilisant des conditions douces permet de réduire le volume de déchets et la demande énergétique, minimisant ainsi les coûts de production et les effets néfastes sur l’environnement. Dans ce contexte, le groupe de recherche du Professeur André B. Charette de l’Université de Montréal s’intéresse au développement de méthodes générales et chimiosélectives permettant la transformation de fonctionnalités aisément accessibles tels que les amides et les alcools. La fonction amide, aussi appelée liaison peptidique dans les protéines, est présente dans diverses familles de molécules naturelles et est couramment employée comme intermédiaire synthétique dans la synthèse de produits d’intérêt pharmaceutique. Le groupement alcool est, quant à lui, l’une des fonctionnalités les plus abondantes dans la nature, intrinsèquement et largement utilisé en chimie de synthèse. Dans le cadre de cette thèse, des transformations simples, générales et chimiosélectives ont été réalisées sur des amides secondaires et tertiaires, ainsi que sur des alcools primaires et secondaires. La première partie de ce manuscrit se penche sur l’activation de la fonction amide par l’anhydride triflique (Tf2O), suivie de l’addition nucléophile de différents réactifs permettant ainsi la formation de plusieurs groupements fonctionnels versatiles, parfois indispensables, couramment employés en chimie organique tels que les aldimines, les aldéhydes, les amines, les cétones, les cétimines et des dérivés de la fonction amidrazone. Cette dernière fonctionnalité a également été utilisée dans des réactions successives vers la formation d’hétérocycles. De ce fait, des 1,2,4-triazoles ont été formés suite à une cyclodéshydratation initiée en conditions thermiques et faiblement acides. D’autre part, des 3-aminoindazoles ont été synthétisés par une fonctionnalisation C–H catalysée par un sel de palladium (II). La deuxième partie de la thèse est consacrée à la réaction de Mitsunobu en conditions acides, permettant ainsi la substitution nucléophile d’alcools en présence de carbamines (ou amines ne possédant pas de groupement électro-attracteurs). Ce type de nucléophile, basique lorsqu’utilisé comme base libre (avec un pKa se situant au-dessus de 13 dans le DMSO), n’est intrinsèquement pas compatible dans les conditions standards de la réaction de Mitsunobu. Contrairement aux conditions usuelles multi-étapes employant la réaction de Mitsunobu, la méthode développée au cours de cette étude permet la formation d’amines substituées en une seule étape et ne requiert pas l’emploi de groupements protecteurs.

Microwave-Enhanced Asymmetric Transfer Hydrogenation of N-(tert-Butylsulfinyl)imines

Microwave irradiation has considerably enhanced the efficiency of the asymmetric transfer hydrogenation of N-(tert-butylsulfinyl)imines in isopropyl alcohol catalyzed by a ruthenium complex bearing the achiral ligand 2-amino-2-methylpropan-1-ol. In addition to shortening reaction times for the transfer hydrogenation processes to only 30 min, the amounts of ruthenium catalyst and isopropyl alcohol can be considerably reduced in comparison with our previous procedure assisted by conventional heating, which diminishes the environmental impact of this new protocol. This methodology can be applied to aromatic, heteroaromatic and aliphatic N-(tert-butylsulfinyl)ketimines, leading, after desulfinylation, to the expected primary amines in excellent yields and with enantiomeric excesses of up to 96 %.

Development of an organocatalytic method for the enantioselective synthesis of rivastigmine

The focus of this thesis was the study of a recently developed class of picolinamide cinchona alkaloid derivatives for the synthesis of Rivastigmine, a biologically active compound used for the treatment of Alzheimer’s disease. Six 9-picolinamide-cinchona alkaloid derivatives were successfully synthesized through simple and effective methods. These catalysts were then applied in the enantioselective reduction of O-protected ketimines (intermediates of Rivastigmine). The hydrosilylation of the N-phenyl ketimines afforded good results with excellent yields and high enantioselectivities, while much lower values, in terms of both enantioselectivity and yield, were obtained in the reduction of N-benzyl ketimines. Preliminary studies on the immobilization of these organocatalysts to different solid supports were conducted, with the purpose of applying them in continuous flow systems, which to date has never been reported; RESUMO: No âmbito deste trabalho, foi estudada a síntese de um composto biologicamente ativo usado para o tratamento da doença de Alzheimer, Rivastigmina, usando uma classe de picolinamidas derivadas de alcaloides de cinchona recentemente desenvolvida. Seis 9-picolinamida derivados de alcaloides de cinchona foram preparados com êxito através de metodologias simples e eficazes. Os organocatalisadores foram posteriormente aplicados na redução enantiosseletiva de cetiminas O-protegidas (intermediários de Rivastigmina). Foram obtidos bons resultados na hidrossililação de N-fenilo cetiminas, com rendimentos excelentes e elevadas enantiosseletividades, enquanto a redução de N-benzilo cetiminas proporcionou valores muito mais baixos, tanto em termos de rendimento como de enantiosseletividade. Com o objetivo de serem aplicados em sistemas de fluxo contínuo, realizaram-se estudos preliminares sobre a imobilização destes organocatalisadores em diferentes suportes sólidos, a qual, ate à data, ainda não foi descrita na literatura.