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.

Hydroxylation d’halogénures d’aryle utilisant la chimie en flux continu et développement d’une nouvelle méthodologie de synthèse de 3-aminoindazoles

L’attrait des compagnies pharmaceutiques pour des structures cycliques possédant des propriétés biologiques intéressantes par les compagnies pharmaceutiques a orienté les projets décrits dans ce mémoire. La synthèse rapide, efficace, verte et économique de ces structures suscite de plus en plus d’attention dans la littérature en raison des cibles biologiques visées qui deviennent de plus en plus complexes. Ce mémoire se divise en deux projets ciblant la synthèse de deux structures aromatiques importantes dans le monde de la chimie médicinale. Dans un premier temps, l’amélioration de la synthèse de dérivés phénoliques a été réalisée. L’apport de la chimie en flux continu dans le développement de voies synthétiques plus vertes et efficaces sera tout d’abord discuté. Ensuite, une revue des antécédents concernant l’hydroxylation d’halogénure d’aryle sera effectuée. Finalement, le développement d’une nouvelle approche rapide de synthèse des phénols utilisant la chimie en flux continu sera présenté, suivi d’un survol de ses avantages et ses limitations. Dans un deuxième temps, le développement d’une nouvelle méthodologie pour la formation de 3-aminoindazoles a été réalisé. Tout d’abord, un résumé de la littérature sur la synthèse de différents indazoles sera présenté. Ensuite, une présentation de deux méthodes efficaces d’activation de liens sera effectuée, soit l’activation d’amides par l’anhydride triflique et l’activation de liens C–H catalysée par des métaux de transition. Finalement, le développement d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse de 3-aminoindazole utilisant ces deux approches sera discuté.

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.

Hydrolysis of acetic anhydride: Non-adiabatic calorimetric determination of kinetics and heat exchange

A simple calorimetric method to estimate both kinetics and heat transfer coefficients using temperature-versus-time data under non-adiabatic conditions is described for the reaction of hydrolysis of acetic anhydride. The methodology is applied to three simple laboratory-scale reactors in a very simple experimental setup that can be easily implemented. The quality of the experimental results was verified by comparing them with literature values and with predicted values obtained by energy balance. The comparison shows that the experimental kinetic parameters do not agree exactly with those reported in the literature, but provide a good agreement between predicted and experimental data of temperature and conversion. The differences observed between the activation energy obtained and the values reported in the literature can be ascribed to differences in anhydride-to-water ratios (anhydride concentrations). (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Grafting of adipic anhydride to carbon nanotubes through a Diels-Alder cycloaddition/oxidation cascade reaction

Accepted Manuscript

Experimental study on n-butane partial oxidation to maleic anhydride in a solid electrolyte membrane reactor

n-Butane, Partial oxidation, Maleic anhydride, electrochemical oxygen pumping, solid electrolyte membrane reactor

Cure Characteristics and Mechanical Properties of Maleic Anhydride Grafted Reclaimed Rubber/ Styrene Butadiene Rubber Blends

Blends of styrene butadiene rubber (SBR) with maleic anhydride grafted whole tire reclaim (MA-g-WTR) have been prepared and the cure and mechanical properties have been studied with respect to the reclaim content. The grafting was carried out in the presence of dicumylperoxide (DCP) in a Brabender Plasticorder at 150'C. The presence of anhydride group on the WTR was confirmed by infrared spectrometry (IR) study. The properties were compared with those of the blends containing unmodified WTR. Though the cure time was marginally higher, the mechanical properties of the blends containing grafted WTR were better than that of the unmodified blends.

Studies - on Maleic Anhydride Grafted Reclaimed Rubber/Acrylonitrile Butadiene Rubber Blends

Blends of Acrylonitrile rubber with Maleic anhydride grafted Whole Tyre Reclaim WTR (MA-g-WTR) have been prepared and the cure and mechanical properties have been studied with respect to reclaim content. Control compounds containing unmodified WTR were also prepared for comparison. Grafting was confirmed by IR studies. Blends containing grafted WTR showed higher minimum torque and (max-min) torque. They also showed longer cure time, scorch time and lower cure rate. Grafting of the WTR with maleic anhydride also resulted in the improved tensile strength, abrasion resistance, compression set and resilience. However, the heat build up under dynamic loading was marginally higher for the blends containing grafted reclaimed rubber.

Dynamic mechanical analysis of binary and ternary polymer blends based on nylon copolymer/EPDM rubber and EPM grafted maleic anhydride compatibilizer

The dynamic mechanical properties such as storage modulus, loss modulus and damping properties of blends of nylon copolymer (PA6,66) with ethylene propylene diene (EPDM) rubber was investigated with special reference to the effect of blend ratio and compatibilisation over a temperature range –100°C to 150°C at different frequencies. The effect of change in the composition of the polymer blends on tanδ was studied to understand the extent of polymer miscibility and damping characteristics. The loss tangent curve of the blends exhibited two transition peaks, corresponding to the glass transition temperature (Tg) of individual components indicating incompatibility of the blend systems. The morphology of the blends has been examined by using scanning electron microscopy. The Arrhenius relationship was used to calculate the activation energy for the glass transition of the blends. Finally, attempts have been made to compare the experimental data with theoretical models.

Studies on Natural Rubber/Clay Nanocomposites: Effect of Maleic Anhydride Grafting of Rubber

Department of Polymer Science and Rubber Technology, Cochin University of Science and Technology

Hyperbranched polymers containing oxazoline monomers andsuccinic anhydride: applications in fast drying, low solvent coating formulations

tMelt-polycondensation of succinic acid anhydride with oxazoline-based diol monomers gave hyper-branched polymers with carboxylicacids terminal groups.1H NMR and quantitative13C NMRspectroscopy coupled with DEPT-13513C NMR experiment showed high degrees of branching (over 60%).Esterification of the acid end groups by addition of citronellol at 160◦C produced novel white spirit solubleresins which were characterized by Fourier transform-infrared (FTIR) spectroscopy, gel permeation chro-matography (GPC), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). Blendsof the new hyperbranched materials with commercial alkyd resins resulted in a dramatic, concentrationdependent drop in viscosity. Solvent-borne coatings were formulated containing the hyperbranchedpolymers. Dynamic mechanical analysis studies revealed that the air drying rates of the new coatingsystems were enhanced compared with identical formulations containing only commercial alkyd resins.

Corn seed treatment with naphthalic anhydride against isoxaflutole phytotoxication action

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Thermal characterization of the interaction of poly(3-hydroxybutyrate) with maleic anhydride

Poly(3-hydroxybutyrate), PHB, has been structurally modified with maleic anhydride, MA, in the presence of triethylamine, TEA. Glass transition, melting, and crystallization temperature, obtained from DSC curves, and thermal degradation temperatures obtained from TG ones, were employed to evaluate the influence of the MA proportion on the modification in the PHB chain. According to the results, most of chain modification reactions are the 80/20 and 90/10 proportions. Observations suggest that most chain modification reactions occur when the ratio of PHB/MA is 80/20 or 90/10. This suggests that modifications of PHB in the presence of MA involve main chain scission.

Thermal behavior of the maleic anhydride modified poly(3-hydroxybutyrate)

Poly(3-hydroxybutyrate), PHB has been structurally modified through reaction with maleic anhydride, MA. Transesterification reaction was carried out fixing the PHB and MA and besides time and temperature the concentration of the triethylamine (used as catalyst) was changed. Glass transition, melting and crystallization temperature obtained from DSC curves and thermal degradation temperatures obtained from TG traces were used to evaluate the influence of the reaction conditions on the modification of PHB according to factorial design. on the base of the results the optimum conditions are to perform the PHB modification reaction with MA reaction at 110 degrees C for 1 h with 5% v/v triethylamine.

Morphology of Nylon 6/Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Blends Compatibilized by a Methyl Methacrylate/Maleic Anhydride Copolymer

The morphologies of nylon 6/acrylonitrile-butadiene-styrene blends compatibilized with a methyl methacrylate/maleic anhydride copolymer, with 3-20 wt % maleic anhydride, were examined by transmission electron microscopy. Some staining techniques were employed for identifying the various phases. The binary blends were immiscible and exhibited poor mechanical properties that stemmed from the unfavorable interactions among their molecular segments. This produced an unstable and coarse phase morphology and weak interfaces among the phases in the solid state. The presence of the copolymer in the blends clearly led to a more efficient dispersion of the acrylonitrile-butadiene-styrene phase and consequently optimized Izod impact properties. © 2003 Wiley Periodicals, Inc.