BR112018005250B1

BR112018005250B1 - Método de preparação de um mercaptano de fórmula r-sh e mistura

Info

Publication number: BR112018005250B1
Application number: BR112018005250-7A
Authority: BR
Inventors: Georges Fremy; Arnaud MASSELIN; Hugo BRASSELET
Original assignee: Arkema France
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2021-06-01
Also published as: CN108026040B; SI3356326T1; SG11201802622UA; CN108026040A; MY195444A; HUE054671T2; FR3041636B1; JP2018529356A; EP3356326B1; JP2020185003A; KR102078950B1; RU2720091C1; WO2017055753A1; JP7036713B2; PL3356326T3; US20180273991A1; US10648007B2; ES2870140T3; SA518391158B1; KR20180050753A

Abstract

método de produção de mercaptanos por hidrogenólise enzimática de dissulfetos com o auxílio de hidrogênio. a invenção refere-se a um método de produção por catálise enzimática de mercaptanos a partir de dissulfetos e de hidrogênio, e em particular de mercaptano de metila a partir de dissulfeto de dimetila e de hidrogênio.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um método de produção por catálise enzimática de mercaptanos, em particular de mercaptano de metila, a partir de dissulfetos, em particular de dissulfeto de dimetila, e com o auxílio de hidrogênio.

[0002] Os mercaptanos são de uma grande utilidade em muitos domínios, por exemplo como aromas, odorizantes para gás, agentes de transferência de cadeia em polimerização, matérias-primas para a indústria farmacêutica ou cosmética, para a síntese de antioxidantes, aditivos de extrema pressão ou anti-desgaste para lubrificantes. Estes exemplos não são em caso algum limitativos das utilizações dos mercaptanos conhecidos hoje e que podem ser preparados graças ao método da invenção.

[0003] Em particular, o primeiro dos mercaptanos, o mercaptano de metila (CH3SH), apresenta um grande interesse industrial, em particular como matéria-prima da síntese de metionina, aminoácido essencial amplamente utilizado na alimentação animal. O mercaptano de metila é também uma matéria-prima amplamente utilizada para a síntese de numerosas outras moléculas.

[0004] Os mercaptanos podem ser sintetizados por numerosos métodos tais como a sulfidratação de alcoóis, a adição catalítica ou fotoquímica de sulfeto de hidrogênio nos compostos orgânicos insaturados, a substituição com o auxílio de sulfeto de hidrogênio, de halogenetos, de epóxidos ou de carbonatos orgânicos e outros.

[0005] Em particular, o mercaptano de metila é comummente produzido industrialmente em grande tonelagem a partir de metanol e de sulfeto de hidrogênio de acordo com a reação (1):

[0006] Estes métodos apresentam as desvantagens de necessitar do metanol (CH3OH), de sintetizar o sulfeto de hidrogênio (H2S, a partir de hidrogênio e de enxofre por exemplo, daí a necessidade de sintetizar também o hidrogênio) e conduzem a subprodutos do tipo éter dimetílico (CH3OCH3), sulfeto de dimetila (CH3SCH3) e produtos de craqueamentos e de água, o que implica muitas etapas de purificação do mercaptano de metila.

[0007] Pode encontrar-se a descrição de métodos baseados nestas reações, a título de exemplos, nos pedidos de patentes tais como WO2013092129, WO2008118925, WO2007028708, WO2006015668, WO2004096760.

[0008] Pode revelar-se economicamente interessante (para evitar a síntese do metanol) pretender produzir-se o mercaptano de metila a partir de monóxido de carbono, de hidrogênio e de sulfeto de hidrogênio de acordo com o esquema de síntese (2) seguinte:

[0009] Contudo, estes métodos apresentam as desvantagens de necessitar de gás de síntese (CO/H2) e por isso proceder a uma reforma a vapor de uma fonte de hidrocarbonetos, para ter as proporções certas entre CO e H2 ou seja poder ajustar a razão CO/H2 com a reação dita de “gás de água” (CO + H2O ^ CO2 + H2), e sintetizar o H2S.

[0010] Estes métodos conduzem também geralmente a grandes proporções de CO2 como subproduto, bem como metano, sulfeto de dimetila e água. Podem encontrar-se descrições destes métodos a título de exemplo nos pedidos de patentes tais como US2010286448, US2010094059, US2008293974, US2007213564.

[0011] Outros métodos ainda foram descritos e combinam diferentes reações, tais como:

[0012] Formação de CS2 e de H2S a partir de metano e de enxofre (3):

[0013] Hidrogenação do CS2 (4):

[0014] É também possível utilizar o H2S excedentário das reações (3) e (4) nas reações com o metanol (reação 1) ou gás de síntese (reação 2) para dar de novo mercaptano de metila.

[0015] Estes métodos combinam evidentemente as desvantagens descritas para as reações (1) e (2) com a dificuldade suplementar de ter o hidrogênio excedentário para efetuar a reação (4). Podem encontrar-se descrições destes métodos nos pedidos de patentes US2011015443 ou, mais especificamente sobre a reação (4), no pedido WO2010046607.

[0016] O pedido WO200196290 propõe um método de síntese de mercaptano de metila diretamente a partir de metano e de H2S com coprodução de hidrogênio. Esta reação direta entre o metano e o H2S se faz com o auxílio de um plasma pulsado com descarga em corona. Este pedido não descreve nenhum exemplo de síntese, pode parecer difícil de imaginar um método de síntese industrial de mercaptano de metila de grande escala com esta tecnologia. Ademais este método requer a síntese de H2S se este não estiver disponível.

[0017] O pedido de patente EP0649837 propõe por sua vez um método de síntese de mercaptano de metila por hidrogenólise catalítica, com sulfetos de metais de transição, dissulfeto de dimetila com hidrogênio. Este método, ainda que bem sucedido, requer temperaturas relativamente elevadas da ordem dos 200 °C para obter produtividades industrialmente interessantes.

[0018] O perito na técnica também sabe que é possível preparar mercaptano de metila por acidificação de uma solução aquosa de mercaptida de metil-sódio (CH3SNa). Este método apresenta a grande desvantagem de produzir grandes quantidades de sais, tais como o cloreto de sódio ou o sulfato de sódio, conforme se utilize o ácido clorídrico ou o ácido sulfúrico. Estas soluções aquosas salinas são muitas vezes muito difíceis de tratar e os vestígios de produtos malcheirosos que permanecem tornam este método difícil de prever a nível industrial.

[0019] Os métodos de síntese dos mercaptanos superiores ao mercaptano de metila apresentam também muitas desvantagens. Assim a substituição de alcoóis por sulfeto de hidrogênio requer temperaturas e muitas vezes pressões elevadas, e conduz a subprodutos não desejados do tipo olefinas, éteres e sulfetos.

[0020] A adição catalítica ou fotoquímica do sulfeto de hidrogênio nos compostos insaturados se faz geralmente em condições ligeiramente mais suaves que anteriormente mas conduz também a muitos subprodutos formados por isomerização da matéria-prima, por adição não regiosseletiva ou por adição dupla que dá sulfetos. Por fim, a substituição de derivados halogenados conduz a métodos que geram muitos efluentes e descargas salinas dificilmente compatíveis com os métodos industriais.

[0021] A presente invenção tem por objeto propor um novo método de preparação de mercaptanos, em particular de mercaptano de metila, que não apresente as desvantagens descritas nos métodos conhecidos da técnica anterior e anteriormente detalhados.

[0022] Mais particularmente, a presente invenção tem como primeiro objeto o método de preparação de um mercaptano de fórmula R-SH, compreendendo pelo menos as etapas de: preparação de uma mistura compreendendo: um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução da ponte dissulfeto criada entre dois equivalentes do referido aminoácido portador de um grupo tiol ou do referido peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução do hidrogênio, uma quantidade catalítica de um cofator comum às duas enzimas que catalisam a redução e a desidrogenação, adição de hidrogênio, condução da reação enzimática, recuperação do mercaptano de fórmula R-SH e do mercaptano de fórmula R'-SH, separação e purificação eventual do mercaptano de fórmula R-SH e/ou do mercaptano de fórmula R'-SH.

[0023] A enzima que catalisa a redução do hidrogênio pode ser de qualquer tipo conhecido do perito na técnica e por exemplo a enzima hidrogênio desidrogenase.

[0024] De uma maneira geral, a enzima que catalisa a redução da ponte dissulfeto criada entre dois equivalentes do referido aminoácido portador de um grupo tiol ou do referido peptídeo com grupo tiol é uma enzima redutase. O termo “redutase” é utilizado na sequência da descrição para a explicação da presente invenção.

[0025] Entre os cofatores comuns às duas enzimas que catalisam a redução e a desidrogenação (a redutase e a desidrogenase), podem citar-se a título de exemplos não limitativos os cofatores flavínicos e os cofatores nicotínicos. Se prefere utilizar os cofatores nicotínicos e mais particularmente a Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo (NAD), ou melhor ainda a Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato (NADPH). Os cofatores listados acima são vantajosamente utilizados em suas formas reduzidas (por exemplo NADPH, H+) e/ou suas formas oxidadas (por exemplo NADP+), isto é, eles podem ser adicionados nestas formas reduzidas e/ou oxidadas no meio de reação.

[0026] Em uma modalidade da invenção, o aminoácido portador de um grupo tiol e/ou o peptídeo portador de um grupo tiol pode estar sob a forma de dissulfeto do referido aminoácido e/ou do referido peptídeo respectivamente (por exemplo glutationa sob a forma de dissulfeto de glutationa).

[0027] A organização e a ordem das adições dos diferentes componentes das etapas a) e b) do método definido acima podem ser realizadas de maneiras diferentes. Em todos os casos, a reação enzimática da etapa c) é desencadeada por adição de um dos componentes do sistema catalítico: uma enzima, um dos compostos adicionados em quantidade estequiométrica (dissulfeto ou hidrogênio), um dos compostos adicionados em quantidade catalítica (aminoácido portador de um grupo tiol ou peptídeo com um grupo tiol ou dissulfeto correspondente às referidas moléculas ou ainda o cofator).

[0028] Ainda mais particularmente, a presente invenção tem como objeto o método de preparação de um mercaptano de fórmula R-SH, compreendendo pelo menos as etapas de: preparação de uma mistura compreendendo: um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de enzima redutase correspondente ao referido aminoácido portador de um grupo tiol ou ao referido peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de NADPH, adição de hidrogênio, com uma quantidade catalítica de enzima hidrogênio desidrogenase, condução da reação enzimática, recuperação do mercaptano de fórmula R-SH e do mercaptano de fórmula R'-SH, separação e purificação eventual do mercaptano de fórmula R-SH e do mercaptano de fórmula R'-SH.

[0029] No quadro da presente invenção, qualquer dissulfeto correspondendo à fórmula geral R-S-S-R' pode ser engajado no método de produção de mercaptano. Na fórmula geral R-S-S-R', R e R', idênticos ou diferentes, representam independentemente um do outro, um radical hidrocarboneto, linear, ramificado ou cíclico, compreendendo de 1 a 20 átomos de carbono, a referida cadeia sendo saturada ou portadora de uma ou várias insaturações sob forma de ligação(ões) dupla(s) ou tripla(s). R e R' podem também formar juntos e com os átomos de enxofre a que estão ligados uma molécula cíclica compreendendo de 4 a 22 átomos, preferencialmente de 5 a 10 átomos.

[0030] De acordo com um aspecto preferencial, os radicais R e R', idênticos ou diferentes, são escolhidos independentemente um do outro, entre os radicais alquila, cicloalquila, arila, alquilarila, arilalquila, compreendendo de 1 a 20 átomos de carbono, preferencialmente de 1 a 12 átomos de carbono ainda preferencialmente de 1 a 6 átomos de carbono, lineares ou ramificados, saturados ou não, e eventualmente funcionalizados por uma ou várias funções escolhidas, de maneira não limitativa e a título de exemplos, entre as funções álcool, aldeído, cetona, ácido, amida, nitrila, éster ou ainda as funções portadoras de enxofre, fósforo, silício ou halogênio.

[0031] O dissulfeto de fórmula R-S-S-R’ é suscetível de ser reduzido, de acordo com o método da invenção, em mercaptano de fórmula R-SH e em mercaptano de fórmula R'-SH. Quando R é diferente de R', se fala em dissulfeto dissimétrico, e quando R e R' são idênticos, se fala em dissulfeto simétrico. No caso de dissulfetos simétricos R-S-S-R, o método da invenção conduz a um mercaptano de fórmula R- SH. De acordo com um aspecto particularmente preferencial da invenção, se utiliza dissulfeto de dimetila (DMDS) com o fim de produzir mercaptano de metila CH3SH.

[0032] No caso de dissulfetos dissimétricos R-S-S-R', o método da invenção conduz a uma mistura de mercaptanos de fórmulas R-SH e R'-SH que pode ser utilizada tal qual ou pode ser submetida a uma ou várias operações de separação bem conhecidas do perito na técnica, por exemplo a destilação.

[0033] Também é possível utilizar no método da invenção misturas de um ou vários dissulfetos, simétricos e/ou dissimétricos. Misturas de dissulfetos possíveis podem compreender os DSO (“DiSulfide Oils” em língua inglesa), os referidos DSO encontram assim uma possibilidade de valorização bastante interessante.

[0034] De acordo com o método da invenção, o ou os mercaptanos produzidos são geralmente recuperados sob forma de um sólido, de um líquido e/ou de um gás.

[0035] O método de produção de acordo com a invenção é baseado na redução enzimática de dissulfetos, em particular do dissulfeto de dimetila, com o hidrogênio, de acordo com a reação seguinte, ilustrada com o dissulfeto de dimetila conduzindo ao mercaptano de metila:

[0036] Se descobriu agora que esta reação é facilmente catalisada pelo sistema enzimático utilizando um aminoácido com grupo tiol ou um peptídeo com grupo tiol, por exemplo a glutationa, na forma de complexo (aminoácido ou peptídeo)/enzima redutase correspondente, regenerada pelo hidrogênio, como descrito na Figura 1 anexa.

[0037] Assim, de acordo com a ilustração da Figura 1, o peptídeo (exemplo representado, a “glutationa”) reduz o dissulfeto (“DMDS” representado) em mercaptano (“mercaptano de metila” representado) transformando-se em peptídeo de ponte dissulfeto (“dissulfeto de glutationa” representado). A enzima redutase (“glutationa redutase” representada, EC 1.8.1.7 ou EC 1.6.4.2) regenera o peptídeo (glutationa) e esta mesma enzima é regenerada por um complexo enzimático redox bem conhecido do perito na técnica, por exemplo o complexo NADPH/NADP+ (Nicotina Adenina Dinucleotídeo Fosfato (forma reduzida e forma oxidada)). Por sua vez a NADP+ é regenerada em NADPH por intermédio da enzima “Hidrogênio desidrogenase” (EC 1.12.1.5) graças ao hidrogênio. O protão liberado pelo hidrogênio não se acumula porque ele reage com a glutationa-redutase que deu HS-R-S- após reação com NADPH e a função mercaptida formada se torna em uma função mercaptana.

[0038] Por outras palavras, o peptídeo (“glutationa” representada) reduz o dissulfeto (“DMDS” representado) em mercaptano (“mercaptano de metila” representado) transformando-se em peptídeo de ponte dissulfeto (“dissulfeto de glutationa” representado). A enzima que catalisa a redução (“glutationa redutase” representada, com os exemplos de números de classificação enzimática EC 1.8.1.7 ou EC 1.6.4.2) regenera o peptídeo (“glutationa”) enquanto oxida o cofator (“NADPH,H+” representado). A forma oxidada (“NADP+” representado) é então reduzida com o auxílio de um complexo enzimático redox, dito “de reciclagem”, bem conhecido do perito na técnica e compreendendo a enzima desidrogenase envolvida (“hidrogênio desidrogenase” representado, com o exemplo de número de classificação enzimática EC 1.1.1.47) e o hidrogênio. O protão liberado pelo hidrogênio não se acumula porque ele reage diretamente na função mercaptida formada durante a reação catalisada pela enzima redutase utilizada.

[0039] De acordo com uma modalidade muito particularmente adaptada, o sistema glutationa/dissulfeto de glutationa associado à enzima glutationa-redutase permite, de acordo com a presente invenção, reduzir o DMDS em mercaptano de metila.

[0040] A glutationa é um tripeptídeo amplamente utilizado em biologia. Esta espécie na forma reduzida (glutationa) ou oxidada (dissulfeto de glutationa) forma um par redox importante nas células. Assim, a glutationa é vital para suprimir os metais pesados dos organismos. Por exemplo, o pedido WO05107723 descreve uma formulação em que a glutationa é utilizada para formar uma preparação quelante, a patente US4657856 ensina que a glutationa permite também destruir os peróxidos como H2O2 em H2O através da glutationa peroxidase. Por fim a glutationa permite também reduzir as pontes dissulfeto presentes nas proteínas (Rona Chandrawati, “Triggered Cargo Release by Encapsulated Enzymatic Catalysis in Capsosomes”, Nano Lett., (2011), vol. 11, 4958-4963).

[0041] De acordo com o método da invenção, é utilizada uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, para a produção de mercaptanos a partir de dissulfetos.

[0042] Entre os aminoácidos portadores de grupo tiol utilizáveis no método da presente invenção, podem citar-se, a título de exemplos não limitativos, a cisteína e a homocisteína. Os sistemas enzimáticos redox utilizados regeneram o ciclo catalítico da mesma forma, sendo nestes casos o sistema cisteína/cistina-redutase EC 1.8.1.6, e homocisteína/homocisteína-redutase.

[0043] Entre os peptídeos portadores de grupo tiol utilizáveis no método da presente invenção, podem citar-se, a título de exemplos não limitativos, a glutationa e a tioredoxina. O sistema glutationa/glutationa redutase, descrito anteriormente, pode assim ser substituído pelo sistema tioredoxina (CAS no. 52500-60-4)/tioredoxina redutase (EC 1.8.1.9 ou EC 1.6.4.5).

[0044] A glutationa e o sistema glutationa/glutationa redutase são muito particularmente preferenciais para a presente invenção, devido à facilidade de aprovisionamento e aos custos de seus compostos.

[0045] No método de acordo com a invenção, o hidrogênio pode ser adicionado ao meio de reação por qualquer meio conhecido do perito na técnica, por exemplo por borbulhamento no meio de reação que é vantajosamente um meio de reação hidro- orgânico. A pressão do hidrogênio no reator corresponde à pressão do próprio meio de reação que é definida mais abaixo.

[0046] A enzima utilizada é a enzima hidrogênio-desidrogenase, também bem conhecida do perito na técnica.

[0047] No método de acordo com a invenção somente o(s) dissulfeto(s) e o hidrogênio são utilizados em quantidade estequiométrica, todos os outros componentes (aminoácido ou peptídeo, cofator (por exemplo NADPH) e as 2 enzimas) são utilizados em quantidade catalítica.

[0048] As vantagens obtidas pelo método da invenção são numerosas. Entre estas vantagens, pode citar-se a possibilidade de trabalhar em solução aquosa ou hidro- orgânica em condições muito agradáveis de temperatura e de pressão e em condições de pH próximas da neutralidade. Todas estas condições são típicas de um método biocatalítico dito “verde” ou “durável”.

[0049] Uma outra vantagem quando o método utiliza dissulfeto de dimetila é a de o mercaptano de metila produzido, que está no estado gasoso nas condições da reação, sair do meio de reação à medida de sua formação, acompanhado eventualmente pelo hidrogênio que não reagiu. O mercaptano de metila pode então ser diretamente utilizado na saída do reator em uma aplicação mais a jusante se o hidrogênio não reagido não interferir nesta última. Caso contrário, o perito na técnica saberá facilmente separar o hidrogênio não convertido do mercaptano de metila. Ele pode também ser facilmente liquefeito por criogenia por exemplo se se o desejar isolar.

[0050] O dissulfeto de dimetila (DMDS) pode ser produzido em um outro local a partir de mercaptano de metila e de um oxidante tal como o oxigênio, o enxofre ou a água oxigenada por exemplo, ou ainda a partir de sulfato de dimetila e de dissulfeto de sódio. O DMDS pode também provir de uma fonte de “DiSulfide Oils” (DSO), como indicado anteriormente, depois purificado por exemplo por destilação reativa, como descrito no pedido WO2014033399. Note-se que os DSO podem também ser utilizados tal qual, sem necessidade de purificação entre os diferentes dissulfetos que os compõem. Obtém-se então uma mistura de mercaptanos ao aplicar-se o método da invenção.

[0051] Quando o DMDS é utilizado como dissulfeto, o método de acordo com a invenção é pode então ser considerado como um método que permite evitar o transporte de mercaptano de metila de seu sítio de produção pelas vias industriais existentes, em direção a seu sítio de utilização, se eles forem diferentes. Efetivamente, o mercaptano de metila é um gás à temperatura ambiente, tóxico e fortemente malcheiroso o que complica grandemente seu transporte já bastante regulamentado contrariamente ao DMDS. O método descrito na presente invenção pode portanto ser utilizado para produzir mercaptano de metila diretamente no sítio de utilização deste último.

[0052] O DMDS sendo consumido na reação e o mercaptano de metila saindo do meio de reação à medida de sua formação, sem hidrogênio, ou com hidrogênio não convertido, nenhum produto se acumula no meio de reação, na hipótese de uma alimentação em contínuo de hidrogênio e de DMDS. Não é então necessário reciclar o sistema catalítico, relativamente aos produtos que entram e saem do reator.

[0053] No caso de outros dissulfetos, em função do ponto de ebulição do mercaptano formado e de sua solubilidade no meio de reação, o mercaptano pode eventualmente decantar do meio de reação para ser facilmente separado segundo técnicas bem conhecidas do perito na técnica. Caso contrário ele poderá ser isolado do meio de reação, também por qualquer meio conhecido do perito na técnica.

[0054] De modo geral, a temperatura de reação está compreendida em um intervalo que vai de 10 °C a 50 °C, preferencialmente entre 15 °C e 45 °C, preferencialmente ainda entre 20 °C e 40 °C.

[0055] O pH da reação pode estar compreendido entre 6 e 8,5, preferencialmente entre 7,0 e 8,0. O pH do meio de reação pode ser ajustado por meio de um tampão. De forma bastante preferencial, se escolherá o pH de um meio tamponado com um valor compreendido entre 7,5 e 8,0.

[0056] A pressão utilizada para a reação pode ir de uma pressão reduzida relativamente à pressão atmosférica até vários bares (várias centenas de kPa), consoante os reagentes utilizados e o material utilizado. De forma preferencial, se utilizará uma pressão que vai desde a pressão atmosférica até 20 bares (2 MPa) e de forma ainda mais preferencial se trabalhará sob uma pressão que vai desde a pressão atmosférica até 3 bares (300 kPa).

[0057] O método de acordo com a invenção pode ser realizado por lote ou em contínuo, em um reator em vidro ou de metal consoante as condições de operação mantidas e os reagentes utilizados. De forma preferencial se escolhe um método semicontínuo no qual o hidrogênio é adicionado à medida de seu consumo na reação.

[0058] A razão molar hidrogênio/dissulfeto ideal é a estequiometria (razão molar = 1) mas pode variar de 0,01 a 100 se o perito na técnica achar qualquer interesse nisso, tal como uma adição em contínuo de hidrogênio, enquanto que o dissulfeto é introduzido desde o início no reator. De forma preferencial esta razão molar é escolhida entre 1 e 20 globalmente sobre o conjunto da reação.

[0059] O hidrogênio que não for convertido pode ser reciclado da saída do reator para a entrada do reator, até se esgotar totalmente. Se pode também considerar um ciclo com o hidrogênio e o(s) mercaptano(s) formado(s), até que o hidrogênio tenha completamente convertido o(s) dissulfeto(s). Como resultado, no final da reação, quando a totalidade de dissulfeto de dimetila está convertido, os gases de saída contêm quase exclusivamente mercaptano de metila.

[0060] Os elementos presentes em quantidade catalítica na mistura preparada na etapa a) acima (aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, enzima redutase, cofator (por exemplo NADPH)) estão facilmente acessíveis no mercado ou podem ser preparados segundo técnicas bem conhecidas do perito na técnica. Estes diferentes elementos podem se apresentar na forma sólida ou líquida e podem muito vantajosamente ser colocados em solução em água para serem utilizados no método da invenção. As enzimas utilizadas podem também ser enxertadas em suporte (caso das enzimas suportadas).

[0061] A solução aquosa de complexo enzimático compreendendo o aminoácido ou o peptídeo pode também ser reconstituída pelos métodos conhecidos do perito na técnica, por exemplo por permeabilização de células que contenham estes elementos. Esta solução aquosa da qual uma composição é dada no exemplo 1 seguinte pode ser utilizada nos teores em massa compreendidos entre 0,01% e 20% relativamente ao peso total do meio de reação. De forma preferencial se utilizará um teor compreendido entre 0,5% e 10%.

[0062] De acordo com um outro aspecto, a presente invenção se refere à utilização de uma solução aquosa de complexo enzimático compreendendo um aminoácido portador de uma função tiol tal como definido anteriormente ou de um peptídeo portador de uma função tiol tal como definido anteriormente, para a síntese de um mercaptano a partir de um dissulfeto.

[0063] A mistura que pode ser utilizada para a etapa a) do método descrito anteriormente e compreende: um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução da ponte dissulfeto criada entre dois equivalentes do referido aminoácido portador de um grupo tiol ou do referido peptídeo com grupo tiol, eventualmente uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução do hidrogênio, uma quantidade catalítica de um cofator comum às duas enzimas que catalisam a redução e a desidrogenação, e eventualmente hidrogênio, onde R e R' são tal como definido anteriormente, é nova e como tal faz parte da presente invenção.

[0064] Em uma modalidade da invenção, o aminoácido portador de um grupo tiol e/ou o peptídeo portador de um grupo tiol pode estar na forma de dissulfeto do referido aminoácido e/ou do referido peptídeo respectivamente. De acordo ainda com uma modalidade, o cofator é o NADPH em sua forma oxidada (NADP+) ou em sua forma reduzida (NADPH, H+).

[0065] Mais particularmente, a referida mistura compreende: um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, uma quantidade catalítica de enzima redutase correspondente ao referido aminoácido portador de um grupo tiol ou ao referido peptídeo com grupo tiol, e uma quantidade catalítica de NADPH, onde R e R' são tal como definido anteriormente.

[0066] Se compreenderá melhor a invenção com os exemplos seguintes não limitativos relativamente ao escopo da invenção. Todos os ensaios apresentados abaixo foram realizados em condições anaeróbicas.

EXEMPLO 1:

[0067] Em um reator contendo 150 mL de solução aquosa tamponada de pH 7,8, são introduzidos 10 mL de complexo enzimático com glutationa. A solução de complexo enzimático contém: 185 mg (0,6 mmol) de glutationa, 200 U de glutationa- redutase, 50 mg (0,06 mmol) de NADPH e 200 U de enzima hidrogênio- desidrogenase. O meio de reação é levado a 35 °C sob agitação mecânica. É efetuada uma primeira amostragem t = 0. Seguidamente, o dissulfeto de dimetila (9,4 g, 0,1 mol) é colocado em uma bureta e adicionado gota a gota no reator. Ao mesmo tempo, um fluxo de hidrogênio de 4 L.h-1 (medidos nas condições normais de temperatura e de pressão) é introduzido por borbulhamento no reator. A reação é efetuada à pressão atmosférica. Uma análise em cromatografia gasosa dos gases que saem do reator mostra quase essencialmente a presença de hidrogênio e de mercaptano de metila (alguns vestígios de água). Estes gases de saída são capturados no hidróxido de sódio (soda) a 20% em água. O DMDS e o hidrogênio (razão molar hidrogênio/DMDS no conjunto da reação = 10,7) são introduzidos em 6 horas e a reação é seguida por dosagem potenciométrica em argentimetria do sal de sódio do mercaptano de metila, na captura à saída do reator. A análise final mostra que o DMDS foi convertido de forma quantitativa em mercaptano de metila. Ademais, uma análise final em cromatografia gasosa do meio de reação confirma a ausência de DMDS, e de mercaptano de metila que foi expulso do reator pelo hidrogênio em excesso.

EXEMPLO 2:

[0068] No meio de reação do exemplo 1, reintroduzem-se 9,4 g (0,1 mol) de DMDS gota a gota em 6 horas, mas desta vez apenas se introduz um caudal de 1 L.h-1 de hidrogênio também durante 6 horas (razão molar hidrogênio/DMDS no conjunto da reação = 2,7). O monitoramento da reação se faz da mesma forma que no exemplo 1 após se haver mudado a solução de soda de 20% na saída do reator. As análises no final da reação confirmam o completo desaparecimento do DMDS totalmente convertido em mercaptano de metila recuperado na forma de sal de sódio na solução de soda. Este exemplo mostra a robustez do sistema catalítico através de sua reprodutibilidade e mostra também que se pode trabalhar com razões molares hidrogênio/DMDS que se aproximam da estequiometria.

EXEMPLO 3

[0069] Em um reator contendo 70 mL de solução aquosa tamponada de pH 6,8, são introduzidos 10 mL de complexo enzimático com glutationa. A solução de complexo enzimático contém: 200 mg (0,65 mmol) de glutationa, 500 U de glutationa- redutase, 100 mg (0,12 mmol) de NADPH e 50 U de hidrogênio-desidrogenase. Esta última é obtida a partir de cultura de micro-organismos (segundo Biller e colaboradores, “Fermentation Hyperthermophiler Mikroorganismen am Beispiel von Pyrococcus Furiosus ”, Shaker Verlag, Maastricht/Herzogenrath, 2002) com o auxílio de técnicas bem conhecidas do perito na técnica.

[0070] O meio de reação é levado a 35 °C sob agitação mecânica e varredura de nitrogênio. É efetuada uma primeira amostragem a t = 0. Seguidamente, são adicionados 20 g (0,22 mol) de dissulfeto de dimetila com a ajuda de uma seringa.

[0071] Ao mesmo tempo, uma quantidade de 4 L.h-1 de hidrogênio (medidos nas condições normais de temperatura e de pressão) é introduzida por borbulhamento no meio de reação. A reação é efetuada a pressão atmosférica.

[0072] Uma análise em cromatografia gasosa dos gases que saem do reator mostra quase essencialmente a presença de hidrogênio, de nitrogênio e de mercaptano de metila (alguns vestígios de água). Estes gases de saída são capturados no hidróxido de sódio a 20% em peso, em água. O DMDS e o hidrogênio (razão molar hidrogênio/DMDS no conjunto da reação = 4,9) são introduzidos em 6 horas e a reação é seguida por dosagem potenciométrica em argentimetria do sal de sódio de mercaptano de metila, na captura de saída do reator.

[0073] A análise final mostra que o DMDS foi convertido de forma quantitativa em mercaptano de metila. Ademais, uma análise final em cromatografia gasosa do meio de reação confirma a ausência de DMDS e de mercaptano de metila que foi expulso do reator pelo hidrogênio.

Claims

1. Método de preparação de um mercaptano de fórmula R-SH, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos as etapas de: a) preparação de uma mistura compreendendo: 1) um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', 2) uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, 3) uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução da ponte dissulfeto criada entre dois equivalentes do referido aminoácido portador de um grupo tiol ou do referido peptídeo com grupo tiol, 4) uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução do hidrogênio, 5) uma quantidade catalítica de um cofator comum às duas enzimas que catalisam a redução e a desidrogenação, b) adição de hidrogênio, com uma quantidade catalítica de enzima hidrogênio desidrogenase, c) condução da reação enzimática, d) recuperação do mercaptano de fórmula R-SH e do mercaptano de fórmula R'-SH, e) separação eventual e purificação eventual do mercaptano de fórmula R-SH e/ou do mercaptano de fórmula R'-SH.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender pelo menos as etapas de: a') preparação de uma mistura compreendendo: • um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', • uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, • uma quantidade catalítica de enzima redutase correspondente ao referido aminoácido portador de um grupo tiol ou ao referido peptídeo com grupo tiol, • uma quantidade catalítica de NADPH, b') adição de hidrogênio, com uma quantidade catalítica de enzima hidrogênio desidrogenase, c') condução da reação enzimática, d') recuperação do mercaptano de fórmula R-SH e do mercaptano de fórmula R'-SH, e') separação e purificação eventual do mercaptano de fórmula R- SH e do mercaptano de fórmula R'-SH.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que R e R', idênticos ou diferentes, representam, independentemente um do outro, um radical hidrocarboneto, linear, ramificado ou cíclico, compreendendo de 1 a 20 átomos de carbono, a referida cadeia sendo saturada ou portadora de uma ou várias insaturações sob forma de ligação(ões) dupla(s) ou tripla(s), R e R' podendo também formar juntos, e com os átomos de enxofre a que estão ligados, uma molécula cíclica compreendendo de 4 a 22 átomos, preferencialmente de 5 a 10 átomos.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os radicais R e R', idênticos ou diferentes, são escolhidos, independentemente um do outro, entre os radicais alquila, cicloalquila, arila, alquilarila, arilalquila, compreendendo de 1 a 20 átomos de carbono, preferencialmente de 1 a 12 átomos de carbono, ainda mais preferencialmente de 1 a 6 átomos de carbono, lineares ou ramificados, saturados ou não, e eventualmente funcionalizados por uma ou várias funções escolhidas entre as funções álcool, aldeído, cetona, ácido, amida, nitrila, éster ou ainda as funções portadoras de enxofre, fósforo, silício ou halogênio.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dissulfeto de fórmula R-S-S-R’ é o dissulfeto de dimetila.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o aminoácido portador de grupo tiol ou o peptídeo portador de grupo tiol é escolhido entre a cisteína, a homocisteína, a glutationa e a tioredoxina.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o hidrogênio é introduzido por borbulhamento no meio de reação.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o pH da reação está compreendido entre 6 e 8,5, preferencialmente entre 7,0 e 8,0.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a razão molar hidrogênio/dissulfeto está compreendida entre 0,01 e 100, preferencialmente entre 1 e 20 no conjunto da reação.

10. Mistura, caracterizada pela pelo fato de compreender: 1) um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', 2) uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, 3) uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução da ponte dissulfeto criada entre dois equivalentes do referido aminoácido portador de um grupo tiol ou do referido peptídeo com grupo tiol, 4) uma quantidade catalítica de uma enzima que catalisa a redução do hidrogênio, 5) uma quantidade catalítica de um cofator comum às duas enzimas que catalisam a redução e a desidrogenação, 6) e eventualmente hidrogênio, onde R e R' são como definidos na reivindicação 1.

11. Mistura, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreender: • um dissulfeto de fórmula R-S-S-R', • uma quantidade catalítica de aminoácido portador de um grupo tiol ou de um peptídeo com grupo tiol, • uma quantidade catalítica de enzima redutase correspondente ao referido aminoácido portador de um grupo tiol ou ao referido peptídeo com grupo tiol, e • uma quantidade catalítica de NADPH, onde R e R' são como definidos na reivindicação 1.