205 - Nature et interactions de la matière

Les couplages catalysés au cuivre entre des composés azotés et des diiodures vinyliques ont été très peu étudiés et seuls quelques exemples sont rapportés.^1,2 L’intérêt d’utiliser des diiodures vinyliques comme partenaires de couplage est d’avoir accès à des iodures vinyliques β-azotés qui peuvent ensuite procéder à un second couplage. Le groupe du Pr. Daoust a développé une méthode efficace pour la préparation d’acides aminés non naturels à partir d’amides par fonctionnalisations C–N et C–O successives du trans-diiodoéthène suivies d’un réarrangement de Claisen.^2,3 Dans ce projet, nous voulons optimiser la méthode pour pouvoir coupler des carbamates (1) à des diiodures vinyliques non symétriques (2), puis à différents alcools allyliques (3) pour former des allyl-vinyl-éthers très fonctionnalisés (4). Ces derniers, sous l’action de la chaleur, pourraient procéder à un réarrangement de Claisen et former des cétones α-aminés-γ,δ-insaturées (5). La méthode permettrait aussi, de la même façon, d’obtenir des 1,3-amino-alcools (8) qui proviendraient de l’hydrolyse de carbamates cycliques (7) obtenus par réarrangement d’allyl-vinyl-éthers macrocycliques (6). La méthodologie consiste à étudier la faisabilité du projet sur des composés modèles, puis à l’application aux substrats d’intérêt. L’avancement du projet sera présenté.

1. Jiang, B. et al., Org. Lett. 2008, 10, 2737.

2. Sanapo, G. F. et al., Tetrahedron Lett. 2008, 49, 4196.

3. Ricard, S. et al., J. Org. Chem. 2016, 81, 5066.

La chimie moderne requiert le développement de transformations chimiques douces, chimio-, régio- et stéréosélectives en plus d’être respectueuses de l’environnement. Les réactions organiques catalysées par des métaux de transition non-toxiques comme le cuivre remplissent ces conditions. Depuis 2008, le groupe du Pr. Daoust à l’UQTR utilise la chimie du cuivre pour développer des méthodes de synthèse diverses menant, entre autres, à la préparation de précurseurs d’acides aminés non-naturels. La méthodologie mise au point est constituée de deux couplages au cuivre successifs réalisés sur un dihalogénure vinylique (couplages C-N puis C-O) suivis d’un réarrangement de Claisen.

Après avoir exploré cette méthode avec des amides et des carbamates, le présent projet vise à optimiser et étudier l’application de cette séquence aux hydrazides et aux carbazates. L’intérêt d’utiliser ces composés pour la synthèse d’acides aminés est qu’ils ne requièrent qu’un clivage doux (hydrogénation catalytique) pour former la portion amine du produit final désiré. La méthode pourra ainsi être compatible avec une plus grande variété de groupes fonctionnels qu’avec les autres composés azotés étudiés qui nécessitent une hydrolyse. Le projet permettra aussi de développer une méthode simple, efficace et peu chère permettant de préparer des composés hautement fonctionnalisés pour lesquels peu de méthodes de synthèse existent. Les divers avancements du projet seront présentés lors de cette communication.

Marques distinctives volontaires, les tatouages permettent d’affirmer son appartenance à un groupe, de porter de manière indélébile son histoire ou encore de transformer tout ou partie de son corps en œuvre d’art. Rapidement reconnus comme identifiants humains, ils peuvent participer à établir l’identité d’une victime ou décrire l’auteur d’une agression. De ce fait, l’effacement des tatouages peut poser un problème d’identification. Bien que des techniques histologiques de restauration soient possibles sur un cadavre, le défi demeure d’élaborer une méthode indolore et sécuritaire pour la santé applicable au vivant.

Le projet consiste à élaborer des dérivés luminescents de la curcumine et de tester leur application potentielle à l’identification de tatouages effacés, par pénétration différentielle entre les zones touchées lors du processus d’effacement du tatouage (zones nécrosées) et les zones non touchées. Ces composés sont fabriqués principalement par acylation des fonctions hydroxyles des noyaux aromatiques de la curcumine avec un rendement moyen de 70%. Les différents tests effectués qualifient la fluorescence du produit, sa solubilité dans des solvants non toxiques pour le vivant, ainsi que leur absorption dans des matériaux poreux. Un test de prolifération cellulaire sur divers types de cellules permettra également de s’assurer que la molécule en elle-même n’est pas toxique pour le vivant.

Le cancer est une maladie qui affectera 40% des canadiens au cours de leur vie. Au sein de notre groupe de recherche, nous nous concentrons sur deux protéases à sérine comme cibles potentielles pour des traitements anticancéreux. La Prolyl oligopeptidase (POP) et la Protéine d'activation du fibroblaste (FAP) sont liées respectivement à l'angiogenèse et la croissance des tumeurs. Nous utilisons notre propre logiciel de modélisation pour découvrir des composés prometteurs comme inhibiteurs covalents de ces deux enzymes. Pour cela, nous avons effectué des séries de criblages virtuels pour chacune des enzymes. Après avoir optimisé virtuellement des composés prometteurs, nous avons synthétisé deux séries de molécules peptidomimétiques et bicycliques très actives in vitro et dans les essais cellulaires. Nous avons alors étendu notre recherche à des inhibiteurs doubles de FAP-POP et avons synthétisé une série d'inhibiteurs potentiels peptidomimétiques en seulement deux étapes. Actuellement, nous concevons un acide boronique bicyclique chiral, le premier de son genre, dont la synthèse est en cours.

Les corrélations électroniques, ces interactions entre les électrons dans la matière, régissent tout processus chimique. Actuellement, les impulsions lasers attosecondes, d’une brièveté extraordinaire, sont les seuls outils capables de nous offrir la possibilité de sonder et de contrôler les corrélations ultrarapides des électrons au sein de la matière.

Nos travaux de recherche en physique computationnelle et photonique consistent à développer des outils numériques permettant de décrire les corrélations électroniques dans les systèmes atomiques, et de comprendre leur rôle dans les processus d’interaction laser-matière. Nos travaux sont basés sur la résolution de l’équation de Schrödinger, équation fondamentale en mécanique quantique, pour décrire le mouvement des électrons autour du noyau atomique et leur interaction avec un champ laser.

Nous présentons ici les résultats de nos travaux sur la description exacte de la structure électronique d’un système atomique à deux électrons actifs. Nos résultats sont issus d’un traitement numérique sans approximation du terme de corrélation électronique.

Nous présentons une étude sur les processus d’excitation et d’ionisation des molécules à plusieurs électrons à l’aide d’une impulsion laser intenses et brèves.  Notre algorithme numérique est basé sur la résolution de l’équation de Schrödinger dépendante du temps décrivant le mouvement des électrons en présence du champ laser, en utilisant  le calcul quanto-chimique au niveau multi-configurationel avec partition de Feshback de l'espace d'états à N électrons. Nous montrons aussi  comment contrôler le processus de transfert de la population entre les états excités  vers les canaux d’ionisation. En parallèle, nous présentons une étude sur la structure électronique des molécules à plusieurs électrons,  le cas de H₂ , obtenue par la résolution exacte de l'équation de Schrödinger avec la méthode spectrale en utilisant les fonctions B-Splines pour interpoler la fonction d'onde électronique.  

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Certains graphes peuvent servir à énumérer les molécules chimiques et leurs isomères. Par exemple, les isomères d’alcanes sont représentés par des arbres dont les sommets internes (les atomes de carbone) sont de degrés 4. Deux défis majeurs se posent dans l’analyse combinatoire de ces molécules, à savoir : 1- tenir compte de leurs contraintes bidimensionnelles ou spatiales, 2- identifier leurs symétrie réflexives et rotationnelles.

Dans ce travail, je donne des nouvelles formules tenant compte des contraintes géométriques des molécules et de leurs symétries internes.

Les changements climatiques observés depuis quelques années à l’origine de diverses perturbations de notre planète nous interpellent tous.Dans la construction, le matériau terre utilisé depuis des millénaires puis abandonné par la suite apparait comme une alternative pour la réduction des gaz polluants.La technique de construction visée est celle du pisé coulé .Le pisé est un béton de terre et traité  avec les méthodes et pratiques usuelles du béton conventionnel.Une première phase concerne la caractérisation du sol étudié faite par des essais variés de laboratoire. Les gros granulats utilisés dans le béton sont des pierres concassées également caractérisés.Dans une deuxième phase des formulations de béton à confectionner puis à tester dans la phase 3 sont déterminées. Les résistances en compression à 28 jours visées sont de 15 Mpa et 1 Mpa pour le béton avec ciment.La troisième phase fait la caractérisation mécanique du béton confectionné. Des essais destructifs et non destructifs seront effectués.L'objectif final de cette étude est de promouvoir la construction en terre au Québec par la construction de bâtiments d'habitation d'un à deux étages. Une réponse peut être ainsi apportée à la problématique du logement d'une part tout en contribuant à la lutte contre le réchauffement climatique.