The molecular basis for selective inhibition of unconventional mRNA splicing by an IRE1-binding small molecule

IRE1 couples endoplasmic reticulum unfolded protein load to RNA cleavage events that culminate in the sequence-specific splicing of the Xbp1 mRNA and in the regulated degradation of diverse membrane-bound mRNAs. We report on the identification of a small molecule inhibitor that attains its selectivity by forming an unusually stable Schiff base with lysine 907 in the IRE1 endonuclease domain, explained by solvent inaccessibility of the imine bond in the enzyme-inhibitor complex. The inhibitor (abbreviated 4μ8C) blocks substrate access to the active site of IRE1 and selectively inactivates both Xbp1 splicing and IRE1-mediated mRNA degradation. Surprisingly, inhibition of IRE1 endonuclease activity does not sensitize cells to the consequences of acute endoplasmic reticulum stress, but rather interferes with the expansion of secretory capacity. Thus, the chemical reactivity and sterics of a unique residue in the endonuclease active site of IRE1 can be exploited by selective inhibitors to interfere with protein secretion in pathological settings.

Highly regioselective platinum catalyzed hydrometallation of propargylic alcohols

A Pt catalysed hydrometallation reaction has been developed that provides b-metallated products as a single region and geometric isomer. The reaction is incredible tolerant of sterics and actually performs better in more sterically congested stubstrates. We have demonstrated this approach in hydrosilylations, hydrostannylations and hydroboronations. We have shown a wide range of silanes to participate in this reactions and a Denmark type one-pot hydrosilylation-Hiyama coupling has been achieved as a single regioisomer. The regioselectivity has been probed for internal alkynes and we have discovered that the regioselectively is determined by both steric and electronic factors. We can selectively form either the a or b-products as a single regioisomer by altering the steric environment and we have discovered that electronic effects overide the sterics.

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.

Synthesis, characterization and chemical vapor deposition of transition metal di(tert-butyl)amido compounds

Although the transition metal chemistry of many dialkylamido ligands has been well studied, the chemistry of the bulky di(tert-butyl)amido ligand has been largely overlooked. The di(tert-butyl)amido ligand is well suited for synthesizing transition metal compounds with low coordination numbers; such compounds may exhibit interesting structural, physical, and chemical properties. Di(tert-butyl)amido complexes of transition metals are expected to exhibit high volatilities and low decomposition temperatures, thus making them well suited for the chemical vapor deposition of metals and metal nitrides. Treatment of MnBr₂(THF)₂, FeI₂, CoBr₂(DME), or NiBr₂(DME) with two equivalents of LiN(t-Bu)2 in benzene affords the two-coordinate complex M[N(t-Bu)₂]₂, where M is Mn, Fe, Co, or Ni. Crystallographic studies show that the M-N distances decrease across the series: 1.9365 (Mn), 1.8790 (Fe), 1.845 (Co), 1.798 Å (Ni). The N-M- N angles are very close to linear for Mn and Fe (179.30 and 179.45°, respectively), but bent for Co and Ni (159.2 and 160.90°, respectively). As expected, the d⁵ Mn complex has a magnetic moment of 5.53 μΒ that is very close to the spin only value. The EPR spectrum is nearly axial with a low E/D ratio of 0.014. The d⁶ Fe compound has a room temperature magnetic moment of 5.55 μΒ indicative of a large orbital angular momentum contribution. It does not exhibit a Jahn-Teller distortion despite the expected doubly degenerate ground state. Applied field Mössbauer spectroscopy shows that the effective internal hyperfine field is unusually large, Hint = 105 T. The magnetic moments of Co[N(t-Bu)₂]₂ and Ni[N(t-Bu)₂]₂ are 5.24 and 3.02 μΒ respectively. Both are EPR silent at 4.2 K. Treatment of TiCl₄ with three equivalents of LiN(t-Bu)2 in pentane affords the briding imido compound Ti₂[μ-N(t-Bu)]₂Cl₂[N(t-Bu)₂]₂ via a dealkylation reaction. Rotation around the bis(tert-butyl)amido groups is hindered, with activation parameters of ΔH‡ = 12.8 ± 0.6 kcal mol-1 and ΔS‡ = -8 ± 2 cal K-1 ·mol-1, as evidenced by variable temperature 1H NMR spectroscopy. Treatment of TiCl₄ with two equivalents of HN(t-Bu)₂ affords Ti₂Cl₆[N(t-Bu)₂]₂. This complex shows a close-contact of 2.634(3) Å between Ti and the carbon atom of one of the CH₃ substituents on the tert-butyl groups. Theoretical considerations and detailed structural comparisons suggest this interaction is not agostic in nature, but rather is a consequence of interligand repulsions. Treatment of NiI₂(PPh3)₂ and PdCl₂(PPh₃)₂ with LiN(t-Bu)₂in benzene affords Ni[N(t-Bu)₂](PPh₃)I and Pd₃(μ₂-NBut₂)2(μ₂-PPh₂)Ph(PPh₃) respectively. The compound Ni[N(t-Bu)₂](PPh₃)I has distorted T-shape in geometry, whereas Pd₃(μ₂-NBut₂)₂(μ₂-PPh₂)Ph(PPh₃) contains a triangular palladium core. Manganese nitride films were grown from Mn[N(t-Bu)₂]₂ in the presence of anhydrous ammonia. The growth rate was several nanometers per minute even at the remarkably low temperature of 80⁰C. As grown, the films are carbon- and oxygen-free, and have a columnar morphology. The spacings between the columns become smaller and the films become smoother as the growth temperature is increased. The composition of the films is consistent with a stoichiometry of Mn₅N₂.