Synthons hétérocycliques

Les azaindoles ont une structure bicyclique constituée d'un cycle pyridine fusionné à un cycle pyrrole. Ces composés présentent une activité biologique importante et peuvent faciliter la création de nouveaux composés thérapeutiques prometteurs (têtes de série ou "leads"). Le groupement azaindole présente un excellent potentiel en tant que bioisostère du système cyclique indole, dont il ne diffère que par la présence d'un atome d'azote supplémentaire. Les 7-azaindoles sont particulièrement intéressants, car ils sont capables d'imiter les purines qui servent de partenaires de formation de liaisons hydrogène.

Un benzimidazole est un composé organique aromatique hétérocyclique formé par la fusion d'un benzène et d'un imidazole. Les benzimidazoles sont utilisés soit comme extension du système imidazole très élaboré, soit comme squelette carboné pour les carbènes N-hétérocycliques, soit comme ligand pour les complexes de métaux de transition. Les composés pharmaceutiques constitués de dérivés de benzimidazole sont de puissants inhibiteurs de diverses enzymes. Les benzimidazoles trouvent de nombreuses utilisations thérapeutiques, notamment grâce à leurs activités antitumorale, antifongique, antiparasitaire, analgésique, antivirale et antihistaminique, ainsi que des applications dans les domaines de la cardiologie, de la neurologie, de l'endocrinologie et de l'ophtalmologie.

Les dérivés de benzodioxane, systèmes hétérocycliques bicycliques constitués d'un cycle benzène fusionné à un cycle dioxane hétérocyclique, représentent une série de composés naturels et synthétiques d'une grande importance médicinale. Les composés contenant le groupement dioxane ou 1,4-benzodioxane sont dotés de diverses activités biologiques, notamment antihépatotoxique (hépatoprotectrice), antiinflammatoire, antiulcéreuse, spasmolytique, antipsychotique, anxiolytique, antagoniste α-adrénergique, et antagoniste des récepteurs D2/agonistes partielle des récepteurs 5-HT1A.

Le benzofurane, également appelé coumarone, est un composé hétérocyclique constitué d'un cycle benzène fusionné à un cycle furane. Les dérivés de benzofurane présentent diverses activités biologiques, notamment des propriétés antifongiques et antimicrobiennes ou un effet antagoniste sur les récepteurs H3 et les récepteurs de l'angiotensine II.

Les benzopyranes, également appelés chromènes, sont des systèmes hétérocycliques bicycliques constitués d'un cycle benzène fusionné à un cycle pyrane hétérocyclique. Les dérivés de benzopyrane (chromones et flavones) sont des agents antiinflammatoires potentiellement, car ils sont capables d'inhiber les voies de signalisation dépendantes des protéine kinases. En outre, certains dérivés de benzopyrane naturels inhibent la production de prostaglandine E2 (PGE2). Les dérivés de benzopyrane sont également une matrice intéressante pour l'identification d'agents anticancéreux potentiels.

Les benzothiophènes, composés constitués d'un cycle benzène fusionné à un cycle thiophène, forment une importante famille d'hétérocycles de structure privilégiée. Ils sont utilisés comme matière première dans la synthèse de structures bioactives et sont présents dans de nombreux produits naturels, ainsi que dans les produits pharmaceutiques tels que les modulateurs sélectifs des récepteurs des œstrogènes, les inhibiteurs de la synthèse des leucotriènes et les antifongiques. Les différents profils de substitution de ces hétérocycles ouvrent de nouvelles pistes en recherche pharmaceutique ainsi que dans d'autres applications en sciences des matériaux.

Les benzotriazoles, systèmes hétérocycliques bicycliques contenant trois atomes d'azote et un cycle benzène fusionné, présentent de multiples activités biologiques et pharmacologiques et trouvent des applications dans les sciences des matériaux. Dans l'industrie, ils sont utilisés comme agents de fixation dans les émulsions photographiques, agents antiternissement pour le cuivre et ses alliages, et agents anticorrosion ; ils sont aussi employés dans les systèmes antigels ou les systèmes de refroidissement à eau. Des méthodes de synthèse des benzotriazoles comprennent la N-alkylation de benzotriazole dans des conditions sans solvants par chimie click ("click chemistry") sans cuivre, la préparation d'α-nitro cétones, d'oxazolines et de thiazolines sous irradiation microondes, et diverses applications mettant en œuvre des N-acylbenzotriazoles.

Les dérivés de benzotriazole sont couramment employés comme groupement partant et sont largement utilisés comme nouvel auxiliaire de synthèse. Leur intérêt repose principalement sur le fait qu'ils peuvent être facilement introduits et retirés pendant la synthèse, et qu'ils sont capables d'activer d'autres parties de la molécule.

Une multitude de méthodes ont été décrites pour la formation de la liaison peptidique. Les approches les plus efficaces à ce jour passent par la formation d'un ester actif avec des sels d'uronium ou de guanidinium. Les membres les plus connus de cette famille sont les réactifs à base de dérivés de benzotriazole utilisés en synthèse peptidique, comme l'HOBt ou l'HOAt, tous deux également utilisés comme additifs dans le couplage peptidique activé par les carbodiimides.

Les dérivés de carbazole sont des hétérocycles aromatiques tricycliques constitués de deux cycles benzène encadrant un cycle azoté à 5 sommets. Ces produits naturels possèdent des propriétés structurales très intéressantes ainsi que des activités pharmacologiques prometteuses, ce qui a conduit à un essor considérable de la chimie des carbazoles. Les alcaloïdes dérivés de carbazole sont bien connus pour leurs multiples activités pharmacologiques, notamment anti-VIH, anticancéreuse, antibactérienne et antifongique. Les dérivés de carbazole tels que le N-vinylcarbazole et le poly(vinylcarbazole), trouvent également des applications dans l'industrie et les sciences des matériaux de par leurs propriétés optoélectroniques.

Les coumarines forment un groupe de composés polyphénoliques d'origine végétale. Elles appartiennent à la famille des benzopyrones et sont utilisées dans une multitude d'applications pharmaceutiques, notamment pour leurs fonctions cryoprotectrices et modulatrices qui peuvent se traduire par un potentiel thérapeutique dans diverses maladies. Les dérivés de coumarine se retrouvent dans les antibiotiques, les agents antimitotiques, immunomodulateurs, antiviraux, anticancéreux, antiinflammatoires, anticoagulants, antifongiques, antioxydants et cytotoxiques ; ils sont également utilisés dans certains tests biologiques.

Les coumarines ont également d'autres applications dans le secteur industriel. La fluorescence des coumarines, et notamment de la 7-hydroxycoumarine, est un outil de recherche couramment utilisé en sciences des polymères. Les coumarines sont utilisées comme photo-initiateurs sensibilisés par un colorant laser pour une incorporation dans des chaînes polymères par co-polymérisation, l'estimation des effets de solvants polymères, diverses caractérisations structurales, le suivi des propriétés de libération de nanosphères de poly(méthacrylate de méthyle), ainsi que des capteurs solaires polymères fluorescents.

Les furanes, composés constitués d'un cycle aromatique à 5 sommets dont 1 atome d'oxygène, forment une importante famille de composés hétérocycliques aux propriétés biologiques notables. Le système cyclique furane est le squelette de base de nombreux composés à activité cardiovasculaire. Un dérivé de furane iodé et lipophile est largement utilisé dans le traitement de la fibrillation atriale et ventriculaire. Ces groupements se retrouvent souvent dans les agents antibactériens, antiviraux, antiinflammatoires, antifongiques, antitumoraux, antihyperglycémiques, analgésiques, anticonvulsivants et autres. La moindre variation des profils de substitution du noyau furane entraîne des différences notables au niveau des activités biologiques. Les dérivés de furane sont capables d'inhiber la formation de biofilm par plusieurs espèces de bactéries ; ils présentent également des activités d'inhibition de la détection du quorum. En plus de servir de synthons ("building blocks"), ces dérivés sont des biocombustibles lignocellulosiques prometteurs.

Les homopipéridines, également appelées azépanes, sont des hétérocycles saturés comprenant un atome d'azote dans un cycle à 7 sommets. Ce sont des précurseurs de plusieurs médicaments et pesticides. Elles ont été étudiées en tant que modulateurs allostériques des canaux potassiques activés par le calcium.

Un imidazole est un cycle plan à 5 sommets comprenant 2 atomes d'azote (C3N2H4). Si l'on retrouve très souvent d'autres hétérocycles de type azole dans un grand nombre de produits naturels bioactifs, le cycle imidazole est surtout présent dans le contexte de l'acide aminé naturel histidine. De plus, le cycle imidazole est un constituant des peptides cycliques non naturels et il est utilisé comme isostère du groupement ester dans les études sur les agents peptidomimétiques. Cependant, les applications de l'imidazole ne se limitent pas au domaine des peptides et des peptidomimétiques. Les imidazoles sont présents dans la grande famille des alcaloïdes de type bromopyrrole-imidazole, isolés à partir d'éponges marines contenant un métabolite courant, l'oroïdine, qui présentent des activités biologiques importantes. Le cycle imidazole est également présent dans les alcaloïdes de type pilocarpine, potentiels agents thérapeutiques de la thrombose, du cancer et des maladies inflammatoires.

Les imidazolines et les imidazolidines sont des hétérocycles importants que l'on retrouve dans de nombreux composés bioactifs. Les imidazolines servent de catalyseurs chiraux, d'auxiliaires chiraux et de ligands dans la catalyse asymétrique. Elles présentent diverses activités biologiques, notamment antihyperglycémique, antiinflammatoire, antihypertensive, anticancéreuse et antihypercholestérolémique, ainsi qu'une activité antiulcéreuse, antivirale, antifongique, antibactérienne, antituberculeuse, antiasthmatique, antidiabétique et antiprotozoaire. Les imidazolines telles que les imidazolines d'acides gras sont utilisées dans l'industrie comme agents anticorrosion.

Les indazoles sont des composés aromatiques hétérocycliques constitués d'un cycle benzène fusionné à un cycle pyrazole. Il diffèrent des indoles par la seule présence d'un atome d'azote supplémentaire et possèdent ainsi un excellent potentiel en tant que bioisostères du système cyclique indole. Plusieurs indazoles présentent une activité importante comme agents antifongiques, antiinflammatoires, antiarythmiques, analgésiques et inhibiteurs de l'oxyde nitrique synthase.

Les indoles sont des cycles benzène fusionnés à un cycle pyrrole. Le groupement indole est un composant presque omniprésent dans les produits naturels bioactifs et son étude focalise nombre de recherches depuis plusieurs générations. Les indoles sont capables de se lier à plusieurs récepteurs avec une grande affinité ; leurs applications couvrent donc un large éventail de domaines thérapeutiques. Compte tenu de cette activité, il n'est pas surprenant que le système cyclique indole soit devenu un synthon ou un intermédiaire majeur dans la synthèse des hétérocycles.

Les indolines sont des hétérocycles aromatiques bicycliques constitués d'un cycle benzène fusionné à un cycle azoté à 5 sommets. Les alcaloïdes de type indole font l'objet de nombreuses études en raison de leurs activités biologiques dans plusieurs domaines pharmaceutiques, notamment comme agents anticancéreux et antitumoraux. Dans cette famille chimique, l'indolinone se distingue par ses propriétés antitumorales très prometteuses grâce à sa capacité à inhiber diverses familles de kinases. Ces petites molécules ont un faible poids moléculaire et la plupart d'entre elles se lient aux protéine kinases, entrant en compétition avec l'ATP pour les mêmes sites de liaison. En plus de servir de synthons dans la synthèse des hétérocycles, les indolines sont utilisées dans l'industrie comme sensibilisateurs dans les cellules photovoltaïques.

Les isoquinoléines, isomères structuraux des quinoléines, sont des benzopyridines composées d'un cycle benzène fusionné à un cycle pyridine. Étant donné que les isoquinoléines possèdent un large spectre d'activités, leur synthèse revêt un intérêt considérable et de nombreuses approches permettent de synthétiser ces structures.

Les dérivés d'isoxazole (azole contenant un atome d'oxygène) se retrouvent dans certains produits naturels comme l'acide iboténique, ainsi que dans plusieurs médicaments tels qu'un inhibiteur de la COX-2 et le furoxane (donneur de monoxyde d'azote). Les isoxazoles peuvent être utilisés comme isostères de la pyridine. Ils sont capables d'inhiber les canaux sodiques voltage-dépendants pour soulager la douleur, permettent d'élaborer des dérivés d'antibiotiques tétracycline et peuvent servir de traitement contre la dépression.

Les morpholines sont des hétérocycles à 6 sommets comprenant des groupements fonctionnels amine et éther. Les dérivés de morpholine substitués sont la structure centrale de plusieurs produits naturels et composés bioactifs. Cette famille de composés trouve des applications importantes dans l'industrie pharmaceutique et l'agriculture. Les dérivés de morpholine chiraux ont de nombreuses applications dans la synthèse asymétrique en tant qu'auxiliaires et ligands chiraux. Qu'ils soient de synthèse ou d'origine naturelle, les dérivés de morpholine présentent une activité antidépressive, coupe-faim, antitumorale, antioxydante, antibiotique, agoniste α1-sélective (dans le traitement de la démence et d'autres troubles du système nerveux central caractérisés par des symptômes de déficience noradrénergique), ainsi qu'une puissante activité antagoniste de longue durée sur les récepteurs de la neurokinine 1 humaine (hNK-1). Les morpholines trouvent plusieurs applications dans l'industrie, notamment comme agents anticorrosion, azurants optiques, agents de préparation de tissus pour teinture et agents de conservation de fruits.

Les oxadiazoles sont des composés aromatiques hétérocycliques à 5 sommets dont 1 atome d'oxygène, 2 atomes d'azote et 2 atomes de carbone. Il existe plusieurs isomères selon la position des atomes d'azote dans le cycle, par exemple le 1,2,4-oxadiazole, le 1,2,5-oxadiazole et le 1,3,4-oxadiazole. Les oxadiazoles sont une importante famille de composés à noyau hétérocyclique pour le développement des médicaments. Ils ont fait partie des premiers agents chimiothérapeutiques et antibiotiques efficaces. Les oxadiazoles présentent un intérêt dans divers domaines, de la chimie thérapeutique (également appelée chimie médicinale) à l'industrie des polymères. Ils présentent des activités antibactérienne, antiinflammatoire, anticonvulsivante, anticancéreuse, antituberculeuse, antidiabétique, anthelminthique et analgésique (analgésiques centraux), pour n'en citer que quelques unes. En raison de leur vaste potentiel d'activités biologiques, les dérivés d'oxadiazole revêtent un intérêt particulier pour les chimistes médicinaux travaillant dans le développement des médicaments.

Les oxazoles sont des composés aromatiques hétérocycliques contenant un atome d'oxygène et un atome d'azote séparés par un atome de carbone. Les dérivés d'oxazole ont gagné en importance du fait de leur utilisation comme intermédiaires dans la préparation de nouvelles matières biologiques. Le cycle oxazole est présent dans de nombreux composés pharmacologiquement importants, notamment les antibiotiques et les agents antiprolifératifs. Parmi leurs diverses activités biologiques, les oxazoles ont notamment des effets antiinflammatoires, analgésiques, antibactériens, antifongiques, hypoglycémiques, antiprolifératifs, antituberculeux, myorelaxants et inhibiteurs du VIH. Enfin, les dérivés d'oxazole constituent des intermédiaires de synthèse utiles ; ils peuvent également servir de squelettes pour la diversité en chimie combinatoire ainsi que d'agents peptidomimétiques.

Les oxazolines sont constituées d'un hétérocycle à 5 sommets dont un atome d'oxygène et un atome d'azote, et les oxazolidines (également appelées 1,3-oxazolidines) sont leur forme réduite. Les isoxazolidines sont des isomères des oxazolidines dans lesquels les atomes d'azote et d'oxygène sont adjacents. Les oxazolines sont des composés hétérocycliques intéressants non seulement du fait de leur structure particulière et de leurs nombreuses applications, mais également parce qu'ils servent d'éléments structuraux dans divers produits naturels et pharmaceutiques. On peut citer, par exemple, un alcaloïde antimycobactérien contenant un groupement oxazole, un inhibiteur de la polymérisation de la tubuline et des agents anticancéreux comportant des éléments oxazoline disubstitués en 2,5. De plus, les dérivés d'oxazoline peuvent être utilisés comme agents anticorrosion dans l'industrie et comme ligands chiraux dans la synthèse asymétrique. Les polymères de 2-oxazoline sont considérés comme des polymères pseudopeptidiques "bio-inspirés". En raison des importantes applications des dérivés d'oxazoline, plusieurs méthodes de synthèse ont été mises au point pour les produire. En général, les dérivés d'oxazole sont synthétisés par l'une des trois méthodes suivantes : cyclisation de précurseurs acycliques, oxydation d'oxazolines, couplage d'oxazoles préfonctionalisés avec d'autres réactifs organométalliques. Les ligands chiraux bis(oxazoline) (BOX) sont utilisés dans la catalyse asymétrique d'un grand nombre de réactions.

Les oxétanes, cycles à 4 sommets dont 3 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène, sont des homologues proches des époxydes et constituent des modules intéressants pour la recherche de nouveaux médicaments. Rogers-Evans, Carreira et leurs collègues ont expliqué que le remplacement d'un motif gem-diméthyle par un motif oxétane améliorait les propriétés physicochimiques et biochimiques d'un squelette moléculaire. Ils ont également montré que l'utilisation d'azaspiro[3,3]heptanes substitués en 1,6 contenant un cycle oxétane constituait une alternative aux cyclohexanes substitués par des hétéroatomes en positions 1 et 3, qui sont instables. Le cycle oxétane peut également remplacer un groupement carbonyle. Dans la majorité des cas, la 3-oxétanone était le principal élément constitutif utilisé par ces auteurs pour insérer le motif oxétane.

La présence du groupement oxétane dans les molécules bioactives et les molécules analogues à des médicaments est déjà bien connue des spécialistes de la chimie de synthèse et de la chimie thérapeutique. Les exemples les plus courants de médicaments contenant un groupement oxétane sont probablement le paclitaxel (Taxol®) et son analogue de synthèse, le docétaxel. Joëlle Dubois et ses collègues ont étudié les effets de la suppression du cycle oxétane dans des analogues du docétaxel et ont observé que ceux-ci étaient moins actifs que la molécule mère dans des tests biologiques. La merrilactone A est un agent non peptidique neurotrope prometteur, et l'acide β-aminé oxétine possède une double activité herbicide et antibiotique.

Le squelette pipérazine est un cycle à 6 sommets comprenant 2 atomes d'azote en positions opposées. On le retrouve souvent dans les composés bioactifs dans divers domaines thérapeutiques, notamment en tant qu'antifongique, antidépresseur, antiviral et antagoniste/agoniste des récepteurs de la sérotonine (5-HT). Les pipérazines N-substituées simples se retrouvent dans de nombreuses molécules médicamenteuses. Les applications industrielles des pipérazines incluent la fabrication des plastiques, des résines, des pesticides et des liquides de freins.

Les pipéridines et leurs dérivés sont des synthons de plus en plus courants dans un large éventail de protocoles de synthèse. Le groupement pipéridine, cycle à 6 sommets comprenant 1 atome d'azote, peut être observé non seulement dans la structure de plus de la moitié des alcaloïdes connus, mais également dans de nombreux composés naturels ou synthétiques dotés d'activités biologiques intéressantes. La 1-Boc-2-(aminométhyl)pipéridine a été utilisée dans une approche de carbonylation/amidation intramoléculaire post-Ugi visant à fabriquer une série de macrolactames à 8 chaînons présentant plusieurs points de diversité. De plus, son analogue non protégé a été utilisé dans la synthèse d'antagonistes des récepteurs de la mélanocortine 4. Ces antagonistes peuvent potentiellement servir au traitement de la perte de poids involontaire. Les pipéridines fluorées suscitent également un intérêt constant en chimie thérapeutique, par exemple pour la synthèse d'inhibiteurs sélectifs de la dipeptidylpeptidase II (DPP II). Les dérivés de pipéridine sont également utilisés dans la synthèse peptidique en phase solide (SPPS) et dans de nombreuses réactions de dégradation.

Le pharmacophore pipéridone, hétérocycle azoté contenant un groupement carbonyle, présente une plus grande affinité pour envers les thiols cellulaires qu'envers les groupements amino et hydroxyle. Il se peut ainsi que les composés de type pipéridone ne présentent pas les effets secondaires génotoxiques associés à de nombreux agents alkylants. En tant que cétones insaturées en α,β, ces composés sont capables de subir une addition de Michael, entraînant l'alkylation des nucléophiles cellulaires. Les pipéridones présentent une activité anticancéreuse, antiinflammatoire et antimicrobienne et sont également capables d'inhiber la voie de signalisation NF-κB. La 2-pipéridone et la 4-pipéridone sont des intermédiaires importants dans la synthèse des alcaloïdes et la préparation des agents thérapeutiques. Les réactions de Mannich-Michael et d'aza-Diels-Alder impliquant un diénophile imino, un diène conjugué et des énones ont été appliquées à la synthèse des dérivés de pipéridine.

Essentielles à la vie, les bases purine et pyrimidine font partie intégrante de la structure de l'ADN et de l'ARN. La purine est un composé organique aromatique hétérocyclique formé par la fusion d'un cycle pyrimidine et d'un cycle imidazole. Les purines, y compris les purines substituées et leurs tautomères, sont les hétérocycles azotés les plus répandus dans la nature.

Le pyrane est un hétérocycle non aromatique à 6 sommets, dont 5 atomes de carbone et 1 atome d'oxygène, avec deux doubles liaisons. Les dérivés de pyrane, comme les pyranoflavonoïdes, jouent un rôle biologique important. Les monosaccharides contenant un cycle à 6 sommets sont appelés pyranoses.

Les pyrazines (paradiazines) sont des hétérocycles aromatiques à 6 sommets comprenant deux atomes d'azote en positions para. Les dérivés de pyrazine sont connus pour leur activité antitumorale, antibiotique, anticonvulsivante, antituberculeuse et diurétique, ainsi que pour leur capacité à inhiber les kinases et d'autres enzymes ; ce sont aussi de puissants inhibiteurs de la polymérisation de la tubuline et de la protéine FtsZ. Les pyrazines sont des composés volatils qui présentent aussi un intérêt dans les secteurs des cosmétiques, de l'alimentation et des arômes et parfums.

Le pyrazole, alcaloïde diazole hétérocyclique à 5 sommets dont 3 atomes de carbone et 2 atomes d'azote en positions adjacentes, est un squelette très courant dans les programmes de "drug discovery". Les dérivés de pyrazole sont utilisés pour leurs propriétés analgésiques, antiinflammatoires, antipyrétiques, antiarythmiques, tranquillisantes, myorelaxantes, psychoanaleptiques, anticonvulsivantes, inhibitrices de la monoamine oxydase, antidiabétiques et antibactériennes. Le cycle pyrazole est la structure centrale de divers antihypertenseurs et antiinflammatoires non stéroïdiens (AINS) de premier plan. Ils trouvent également leur utilité en tant que ligands bifonctionnels dans la catalyse métallique.

La pyridazine, parfois appelée 1,2-diazine, est un cycle à 6 sommets comprenant 2 atomes d'azote adjacents. La pyridazine peut être utilisée comme isostère des cycles phényle ou hétéroaromatiques. Les pyridazines sont capables d'améliorer les propriétés physicochimiques des molécules médicamenteuses en augmentant leur solubilité dans l'eau, en jouant le rôle d'accepteur de liaisons hydrogène et du fait de leur forte capacité à former des complexes avec certaines cibles grâce à leur moment dipolaire. La pyridazine améliore la biodisponibilité des molécules, notamment au niveau du système nerveux central, et réduit leur toxicité. La pyridazine fait partie de plusieurs molécules médicamenteuses et le pharmacophore pyridazine a permis la mise au point de diverses substances actives.

Les pyridines sont des composés aromatiques hétérocycliques à 6 sommets dont un seul atome d'azote. Elles forment une famille d'hétérocycles importante et sont présentes dans de nombreux composés bioactifs d'origine naturelle, molécules médicamenteuses et ligands chiraux, sous des formes polysubstituées. On retrouve le groupement pyridine dans de nombreuses molécules utilisées dans des applications aussi variées que la catalyse, la conception de médicaments, la reconnaissance moléculaire ou la synthèse de produits naturels. Comme exemples de pyridines, on peut citer les alcaloïdes bien connus que sont la lycodine, l'antagoniste des récepteurs A3 de l'adénosine et un analogue de la N,N-diméthylaminopyridine (DMAP) couramment employé dans la synthèse organique. Des dérivés de pyridine ont également été impliqués en tant que petites molécules mimétiques des hélices α pour l'inhibition des interactions protéines/protéines, ainsi qu'en tant que ligands sélectifs des récepteurs GABAA. Enfin, les pyridines halogénées sont des synthons particulièrement intéressants pour plusieurs méthodes de couplage croisé, notamment les réactions de couplage croisé de Suzuki-Miyaura.

Les pyrimidines sont des composés organiques aromatiques hétérocycliques semblables à la pyridine, mais avec 2 atomes d'azote en positions 1 et 3 du cycle à 6 sommets. Le cycle est isomère de deux autres formes de diazine : la pyridazine où les atomes d'azote se trouvent en positions 1 et 2, et la pyrazine où ils se trouvent en positions 1 et 4. En tant que nucléotides de l'ADN et de l'ARN, les dérivés nucléotidiques pyrimidine ont de vastes applications dans le domaine de la biologie. Par exemple, les dérivés de pyrimidine sont utiles dans la recherche sur la réparation de l'ADN, qui a des ramifications dans la recherche sur le cancer et l'épigénétique.

Les pyrroles (1H-pyrroles) sont des composés aromatiques hétérocycliques constitués d'un cycle à 5 sommets dont 1 atome d'azote. Les pyrroles sont des synthons importants dans la synthèse des produits naturels. Ils possèdent des propriétés biologiques remarquables, notamment une activité hypolipidémiante, antimicrobienne, antiinflammatoire et antitumorale, et certains d'entre eux sont capables d'inhiber les transcriptases inverses des rétrovirus (virus de l'immunodéficience humaine de type 1, protéines kinases et ADN polymérases cellulaires). De plus, certains de ces composés sont utiles en tant qu'intermédiaires dans la synthèse d'alcaloïdes naturels biologiquement importants ainsi que de dérivés hétérocycliques non naturels. Les N-aryl-pyrroles à substituants phosphino, nouvelle classe de ligands biaryl-phosphine stériquement encombrants et riches en électrons, présentent une haute vitesse de remplacement et une faible charge en catalyseur.

Les pyrrolidines sont des amines secondaires cycliques comportant un cycle à 5 sommets, dont 4 atomes de carbone et 1 atome d'azote. Le cycle pyrrolidine est la structure centrale de l'acide aminé proline et de ses dérivés. Les pyrrolidines chirales jouent un rôle important tant comme synthons chiraux pour les auxiliaires, que comme structures essentielles d'intérêt pour les substances bioactives. Les dérivés du fragment méthylpyrrolidinyle sont des motifs structuraux courants que l'on retrouve dans plusieurs inhibiteurs et antagonistes, notamment une série d'inhibiteurs de la transcriptase inverse du virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) et des antagonistes des récepteurs H3 de l'histamine et D4 de la dopamine. La plupart des pyrrolidines que nous proposons sont disponibles sous forme de racémates ou d'énantiomères.

Les pyrrolines, hétérocycles azotés à 5 sommets, sont des squelettes structuraux couramment observés dans les produits naturels et les agents pharmaceutiques. Les dérivés de pyrroline incluent des composés naturels et synthétiques dotés de propriétés biologiques et pharmacologiques notables. Les pyrrolines sont des intermédiaires dans la synthèse de pyrroles et de pyrrolidines bioactives. Comme exemples de composés pharmacologiquement importants à base de pyrroline, on peut citer la staurosporine (inhibiteur de protéine kinases) et un inhibiteur de la géranylgéranyltransférase.

La quinazoline, ou 1,3-diazanaphtalène, est formée par la fusion de cycles benzène et pyrimidine. Il s'agit de squelettes exceptionnels pour les manipulations de synthèse, présentant des activités pharmacologiques très importantes en raison de la réactivité prévisible des cycles dans les substitutions électrophiles et nucléophiles. Les dérivés de quinazoline trouvent des applications comme agents antipaludiques et anticancéreux.

Les dérivés de quinoléine, composés d'un cycle benzène fusionné à un cycle pyridine, sont dotés de propriétés antiseptiques, antipyrétiques et antipériodiques ; ils sont utilisés comme antipaludiques et dans la préparation d'autres médicaments contre le paludisme. Depuis sa découverte il y a plusieurs décennies, la chloroquine (le plus connu des médicaments contenant ce squelette) a permis de combattre et de traiter le paludisme. La quinoléine et ses dérivés sont couramment utilisés comme fongicides, biocides, antibiotiques, alcaloïdes, colorants, produits de traitement du caoutchouc et aromatisants. Parmi ses autres applications industrielles, on peut citer son utilisation comme agent anticorrosion, agent conservateur ou solvant pour résines et terpènes, ainsi que dans la catalyse par complexes de métaux de transition de réactions de chimiluminescence et de polymérisation uniforme. Ces composés sont également utilisés dans la fabrication de colorants liposolubles, de colorants alimentaires, de produits pharmaceutiques, d'indicateurs de pH et d'autres composés organiques. La quinoléine est un catabolite du tryptophane, structure fondamentale de certains agents antihypertenseurs comme les vasodilatateurs périphériques prazosine et doxazosine.

Les quinoxalines (également appelées 1,4-diazanaphtalènes ou benzopyrines) sont des hétérocycles bicycliques contenant un cycle benzène fusionné à un cycle pyrazine. Les dérivés de quinoxaline sont des constituants importants des substances actives, notamment les agents antibactériens, antibiotiques, antitumoraux, antifongiques, antiinflammatoires et analgésiques ; ils sont également utilisés dans des inhibiteurs de la synthèse de l'ARN, des pigments et colorants réactifs, des colorants azoïques, des colorants de type fluorescéine, des agents anticorrosion et des polymères pour applications photovoltaïques.

La quinuclidine, amine bicyclique, trouve de nombreuses applications, en particulier comme ligand dans les études sur la dihydroxylation des oléfines catalysée par OsO4. Ces hétérocycles azotés ont également été utilisés pour former des sels d'onium permettant de tester l'activité antagoniste des récepteurs PAC. Le 3-quinuclidinol sert de synthon dans la préparation de ligands de récepteurs cholinergiques et d'anesthésiques ; il sert également de catalyseur dans la condensation de la méthylvinylcétone avec des aldéhydes.

Les tétrazoles, composés constitués d'un cycle à 5 sommets dont 4 atomes d'azote, trouvent des applications dans les sciences des matériaux et l'industrie pharmaceutique. Les tétrazoles sont capables de tolérer divers environnements chimiques fortement acides à basiques, ainsi que des conditions oxydantes et réductrices. Les tétrazoles sont des bioisostères métaboliquement stables du groupement acide carboxylique. Ils peuvent servir de précurseurs de divers hétérocycles azotés par réarrangement de Huisgen. Ils peuvent également servir de simples bras espaceurs lipophiles comportant deux substituants appropriés, dans lesquels la matrice de connectivité des motifs tétrazole intégrés ressemble fortement à celle de leurs analogues 1,2,3-triazole.

Les dérivés de thiadiazole, composés cycliques à 5 sommets dont 2 atomes d'azote et 1 atome de soufre, sont étudiés pour leur activité anticonvulsivante et antimicrobienne. Les dérivés des 1,3,4-thiadiazoles présentent une activité antibactérienne et antifongique connue.

Les thiazines (également appelées 1,4-thiazines) sont constituées d'un cycle à 6 sommets comprenant 1 atome de soufre et 1 atome d'azote en positions para. Elles présentent diverses activités pharmacologiques et biologiques, notamment une activité anticancéreuse, antimicrobienne, antiinflammatoire et antipyrétique, ainsi qu'une activité de dépresseur du système nerveux central. De plus, les dérivés de thiazine sont utilisés dans les colorants, les tranquillisants et les insecticides.

Les thiazoles, cycles à 5 sommets comprenant 1 atome d'azote et 1 atome de soufre, présentent un éventail exceptionnel d'activités antitumorale, antivirale et antibiotique. Leur présence dans les peptides, ou leur capacité à se lier aux protéines, à l'ADN et à l'ARN, ont motivé de nombreuses études de synthèse ainsi que de nouvelles applications. Le cycle thiazole a été identifié comme étant un élément central de nombreux produits naturels, dont les mieux connus sont probablement les épothilones. En outre, les thiazoles apparaissent fréquemment dans la recherche sur les peptides. Les thiazoles peuvent également servir de groupement formyle protégé pouvant être libéré aux derniers stades de la synthèse de produits naturels complexes.

Les thiazolines sont des composés hétérocycliques à 5 sommets comprenant 1 atome de soufre et 1 atome d'azote. La thiazolidine est la forme réduite de la thiazoline. Les résidus cystéine font couramment l'objet de modifications post-transcriptionnelles pour former des thiazolines. Les dérivés de thiazoline sont des activateurs des récepteurs PPARγ qui améliorent la résistance à l'insuline et abaissent la glycémie chez les diabétiques de type 2 ; ce sont aussi des agents anticancéreux qui agissent en inhibant les cascades de signalisation Raf/MEK/ERK et PI3K/Akt.

Les thiophènes (thiofuranes) sont des composés hétérocycliques soufrés importants qui agissent comme analogues des furanes et des pyrroles et qui sont largement utilisés comme synthons dans de nombreuses applications agrochimiques et pharmaceutiques ainsi qu'en sciences des matériaux. Le benzothiophène et le dibenzothiophène contiennent un cycle thiophène respectivement fusionné à un ou deux cycles benzène. En raison de son caractère aromatique, le thiophène ne présente pas les mêmes propriétés que les thioéthers classiques. Par exemple, l'atome de soufre d'un thiophène résiste à l'alkylation et à l'oxydation. Le thiophène peut également servir de bioisostère du cycle benzène, comme dans le cas de l'antiinflammatoire non stéroïdien lornoxicam, analogue thiophénique du piroxicam.

Les dérivés de triazine sont constitués d'un cycle aromatique à 6 sommets dont 3 atomes d'azote. Les formes isomères incluent la 1,2,3-triazine, la 1,2,4-triazine et la 1,3,5-triazine. Les 1,3,5-triazines trisubstituées sont l'une des plus anciennes familles de composés organiques et constituent toujours des structures centrales importantes dans de nombreux agents pharmaceutiques en raison de leurs bonnes propriétés pharmacologiques, dont une activité anticancéreuse, antiangiogénique, anti-VIH, antipaludique, antibactérienne et antimicrobienne. Ces composés ont également été utilisés comme sous-motifs dans la formation de structures supramoléculaires, car ils sont dotés de bonnes propriétés optiques et électroniques et sont capables de former plusieurs liaisons hydrogène. De plus, les dérivés de triazine se révèlent être des inhibiteurs des protéines PI3K et mTOR, ainsi que des agents anticorrosion efficaces pour l'acier doux en solution acide.

Les triazoles, composés constitués d'un cycle à 5 sommets dont 3 atomes d'azote, présentent des activités biologiques, notamment comme antifongiques, antimicrobiens et inhibiteurs enzymatiques. La cycloaddition azoture/alcyne de Huisgen est une réaction douce et sélective qui produit des 1,2,3-triazoles. Elle est très utilisée en chimie bioorthogonale et en synthèse organique. Les cycles triazole sont des groupements fonctionnels relativement stables et les liaisons triazole peuvent être utilisées dans diverses applications, notamment le remplacement du squelette à base de phosphate de l'ADN.