EP4182300A1 - Procede ameliore de synthese de mercaptans fonctionnalises - Google Patents

Procede ameliore de synthese de mercaptans fonctionnalises

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Publication number
EP4182300A1
EP4182300A1 EP21749242.0A EP21749242A EP4182300A1 EP 4182300 A1 EP4182300 A1 EP 4182300A1 EP 21749242 A EP21749242 A EP 21749242A EP 4182300 A1 EP4182300 A1 EP 4182300A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
homoserine
formula
compound
sulfhydrylase
chosen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21749242.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Georges Fremy
Jean-Christophe LEC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP4182300A1 publication Critical patent/EP4182300A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/04—Alpha- or beta- amino acids
    • C12P13/12—Methionine; Cysteine; Cystine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C319/00—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C319/02—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of thiols
    • C07C319/08—Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of thiols by replacement of hydroxy groups or etherified or esterified hydroxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10—Transferases (2.)
    • C12N9/1085—Transferases (2.) transferring alkyl or aryl groups other than methyl groups (2.5)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P11/00—Preparation of sulfur-containing organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y205/00—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5)
    • C12Y205/01—Transferases transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5) transferring alkyl or aryl groups, other than methyl groups (2.5.1)
    • C12Y205/01049—O-acetylhomoserine aminocarboxypropyltransferase (2.5.1.49)

Definitions

  • the present invention relates to a process for the synthesis of functionalized mercaptans, as well as a composition allowing in particular the implementation of this process.
  • Mercaptans are used in many industrial fields and many synthetic methods are known such as the sulfhydration of alcohols, the catalytic or photochemical addition of hydrogen sulfide to unsaturated organic compounds or substitution using hydrogen sulfurized with halides, epoxides or organic carbonates.
  • substitution by hydrogen sulphide requires often high temperatures and pressures and leads to undesired by-products of the olefin, ether, sulphide and/or polysulphide type.
  • the catalytic or photochemical addition of hydrogen sulfide to unsaturated compounds is generally done under slightly milder conditions but also leads to numerous by-products formed by isomerization of the raw material, by non-regioselective addition or by double addition. leading to the production of sulphides and/or polysulphides.
  • the present invention makes it possible in whole or in part to overcome the drawbacks of the prior methods.
  • An objective of the present invention is to provide a process for the synthesis of an improved functionalized mercaptan, in particular having a yield and/or a selectivity equivalent or superior to the known processes.
  • An object of the present invention is to provide a process for the synthesis of a functionalized mercaptan with negligible, or even zero, co-production of by-products, in particular of sulphides and/or polysulphides.
  • the present inventors have discovered that the functionalized mercaptans of formula (I) as defined below, in particular L-homocysteine, could be advantageously synthesized by reaction between compounds of formula (II) and a sulphhydrate salt and or a sulfide salt (hereinafter referred to as “salt”) as defined below or of HS, in the presence of a sulfhydrylase enzyme; said reaction taking place essentially in the absence of oxygen, or even in the absence of oxygen.
  • the present inventors have thus discovered a process for the synthesis of functionalized mercaptans of formula (I) making it possible to limit or even avoid the co-production of sulphides and/or polysulphides, in particular disulphides.
  • the method according to the invention makes it possible to produce L-homocysteine while limiting or even avoiding the co-production of L-homocysteine and/or L-homocysteine sulphide (also called 4,4'-sulfanediylbis( 2-aminobutanoic acid) / L- homolanthionine).
  • L-homocysteine and/or L-homocysteine sulphide also called 4,4'-sulfanediylbis( 2-aminobutanoic acid) / L- homolanthionine.
  • L-homocysteine has the following formula:
  • L-homocysteine sulfide has the following formula:
  • L-homocystine has the following formula:
  • the functionalized mercaptan of formula (I) obtained according to the process of the invention can be enantiomerically pure.
  • the process according to the invention is also easy to implement industrially. It can be carried out in solution under mild temperature and pressure conditions.
  • the use of salts advantageously makes it possible to avoid the manipulation of hydrogen sulphide, which is a toxic gas, by the operators.
  • the yield obtained may be greater than or equal to 85%, preferably greater than or equal to 90%, for example between 90% and 100%, limits included.
  • the process according to the invention makes it possible in particular to obtain a yield of 100%, i.e. an increase of almost 20% compared to the other processes.
  • the present invention relates to a process for the synthesis of at least one functionalized mercaptan of general formula (I) below:
  • Ri and R 7 are a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and possibly comprising one or more heteroatoms;
  • R3 being a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and which may comprise one or more heteroatoms,
  • -NR4R5, R4 and R 5 identical or different, being a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and possibly include one or more heteroatoms; n is equal to 1 or 2; and * represents an asymmetric carbon; said method comprising the steps of: a) providing at least one compound of general formula (II) below:
  • R10, R11, R I2 and R13 being independently of each other chosen from:
  • R 7 and R 8 identical or different, being a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium;
  • R 9 is chosen from a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium; b) supply of at least one sulphide salt and/or one sulphide or H 2 S salt; c) reaction between said at least one compound of formula (II) and said at least one sulfhydrate and/or sulfide salt or H 2 S in the presence of at least one enzyme chosen from sulfhydrylases, and preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II); said reaction being carried out essentially in the absence of oxygen, preferably in the absence of oxygen; d) obtaining at least one functionalized mercaptan of formula (I); e) optional separation of said at least one functionalized mercaptan of formula (I) obtained in step d); and f) optional additional functionalization and/or optional deprotection of the functionalized mercaptan of formula (I) obtained in step d) or e); and wherein steps a) and b) are
  • Oxygen is understood in particular to mean dioxygen 0 2 .
  • Step c) is thus carried out essentially in the absence of oxygen, or even in the absence of oxygen.
  • the term “essentially in the absence of oxygen” means that there may remain a quantity of oxygen in the reaction mixture and/or in the gaseous phase (contained in the gas headspace of the reactor) such that the quantity of sulphides and/or polysulphides produced is less than or equal to 5% by weight relative to the total weight of the compound of formula (I) produced.
  • the term “essentially in the absence of oxygen” preferably means that the reaction mixture contains less than 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the total weight of the reaction mixture and /or that the gaseous phase (contained in the gaseous headspace of the reactor) contains less than 21% oxygen (preferably strictly less than 21%) by volume relative to the total volume of said gaseous phase.
  • step c) may alternatively be the following: c) reaction between said at least one compound of formula (II) and said at least one hydrosulphide and/or sulphide salt or H 2 S in the presence of at least one at least one enzyme chosen from sulfhydrylases, and preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II); said reaction taking place in a reactor in which the reaction mixture comprises between 0 and 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the total weight of the reaction mixture and/or the phase gas contained in the gas headspace of the reactor comprises between 0 and 21% oxygen (preferably strictly less than 21%) by volume relative to the total volume of the gas phase.
  • the reaction mixture comprises between 0 and 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the total weight of the reaction mixture and/or the phase gas contained in the gas headspace of the reactor comprises between 0 and 21% oxygen (preferably strictly less than 21%) by volume relative to the total volume of the gas phase.
  • the quantity of oxygen in the reaction mixture and/or in the gaseous phase is such that the quantity of sulphides and or polysulphides produced is less than or equal to 5% by weight relative to the total weight of the compound of formula (I) produced.
  • step c) can be carried out in a closed reactor (i.e. without supplying oxygen from the air).
  • the gaseous phase (contained in the gaseous headspace) does not include oxygen, in particular when HS is used.
  • the gaseous phase (contained in the gas headspace) does not comprise oxygen and the reaction mixture comprises between 0 and 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the total weight of the reaction mixture.
  • gas overhead means the space of the reactor located above the reaction mixture, preferably above the liquid reaction mixture. More specifically, the term “gas overhead” means the space located between the surface of the liquid reaction mixture and the top of the reactor (i.e. the upper part of the reactor comprising the gas phase when the lower part of the reactor comprises a liquid phase).
  • the gas overhead comprises in particular a gas phase.
  • the reactants are in particular introduced into the reactor in quantities such that a gaseous blanket is located above the reaction mixture contained in the reactor.
  • reaction mixture may thus comprise: at least one compound of formula (II) as defined below, at least one sulphide and/or sulphide salt as defined below or H 2 S, at least one sulfhydrylase as defined below, optionally its cofactor as defined below, optionally a base as defined below, and optionally a solvent, preferably water.
  • Said reaction mixture can be prepared by adding said compound of formula (II), said sulphhydrate and/or sulphide salt or H 2 S and said sulphydrylase in any order.
  • the compound of formula (II) is in the form of a solution, more preferably in the form of an aqueous solution.
  • sulphhydrate and/or sulphide salts are used in the form of a solution and more preferably in the form of an aqueous solution.
  • HS sulphhydrate and/or sulphide salts
  • it is generally in gaseous form. It can in particular be introduced into the reaction mixture by bubbling. The bubbling can be carried out by mixing the H 2 S with an inert gas, for example dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen.
  • the H 2 S can therefore be present in dissolved form in the reaction mixture.
  • step c) In order to carry out step c) essentially in the absence of oxygen, or even in the absence of oxygen, conventional methods can be used.
  • the oxygen is removed from the reaction mixture, for example by degassing.
  • the oxygen is separately removed from each of the components or from the mixture of at least two of them which will form the reaction mixture.
  • each of the solutions comprising the compound of formula (II), the sulfhydrate and/or sulfide salt when the latter is used, the sulfhydrylase and optionally the solvent is degassed.
  • step c it is also possible to remove the oxygen from the top of the reactor in which step c takes place), preferably by degassing.
  • the reactor can also be inerted with an inert gas such as nitrogen, argon or methane, preferably nitrogen.
  • an inert gas such as nitrogen, argon or methane, preferably nitrogen.
  • H 2 S which is gaseous
  • degassing is of course not carried out for this reagent.
  • H 2 S generally does not include oxygen.
  • the absence of oxygen is obtained in the following way:
  • the reactor is inert with an inert gas such as nitrogen, argon or methane, preferably nitrogen; and
  • step c) the oxygen is present neither in dissolved form in a liquid (in particular in the reaction mixture), nor in gaseous form (in particular in the top of the reactor in which perform step c)).
  • an inert gas e.g. argon, dinitrogen or methane.
  • the sulphide salt and/or the sulphide salt or the H S is in excess, preferably in molar excess, relative to the compound of formula (II), preferably during step c) and more preferentially throughout the duration of step c).
  • the hydrosulfide and/or sulfide salt or the H 2 S can therefore be in an over-stoichiometric quantity with respect to the quantity of the compound of formula (II), preferably during step c) and more preferably throughout the duration of step c).
  • the [sulfhydrate salt and/or sulfide salt]/[compound of formula (II)] molar ratio or the H 2 S/compound of formula (II) molar ratio is between 1.5 and 10, preferably between 2 and 8, for example between 3.5 and 8, and even more preferably between 3.5 and 5, limits included, preferably during step c) and more preferably throughout the duration of step c). Said ratio can be kept constant throughout the duration of step c).
  • Step c) can be carried out in solution, in particular in aqueous solution.
  • the solution comprises between 50% and 99% by weight of water, preferably between 75% and 97% by weight of water relative to the total weight of the solution, limits included.
  • the pH of the reaction mixture in step c) can be between 4 and 9, for example between 5 and 8, preferably between 6 and 7.5, and more particularly between 6.2 and 7.2, limits included, particularly when the reaction mixture is an aqueous solution.
  • the pH can in particular be adjusted within the ranges mentioned above according to the optimum functioning of the sulfhydrylase chosen.
  • the pH can be determined by conventionally known methods, for example with a pH-metric probe.
  • step c) can be carried out according to the following two steps c1) and c2): c1) reaction between said at least one compound of formula (II) and said at least one sulphide salt and or sulphide or H 2 S in the presence of at least one enzyme chosen from sulfhydrylases, and preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II); said reaction being carried out essentially in the absence of oxygen, preferably in the absence of oxygen, and in solution; c2) adjustment of the pH of said solution by adding a base so as to obtain a pH of between 4 and 9, for example between 5 and 8, preferably between 6 and 7.5, and more particularly between 6.2 and 7.2, terminals included.
  • any type of base can be used, preferably a base comprising a sulfur atom.
  • base is meant in particular a compound or a mixture of compounds having a pH greater than 7, preferably between 8 and 14, limits included.
  • the base can be chosen from salts of sulphides and/or salts of sulphides as defined below, sodium hydroxide, potassium hydroxide or aqueous ammonia.
  • the base can be chosen from salts of sulphides and/or salts of sulphides as defined below.
  • said base is the sulphide salt and/or the sulphide salt used in step c1).
  • the preferred base is ammonium sulphhydrate (NH 4 SH).
  • the base can be added at a concentration of between 0.1 and 10 M, preferably between 0.5 and 10 M, more preferably between 0.5 and 5 M, limits included.
  • concentrated bases will be used so as to limit the dilution of the reaction mixture during the addition of the base.
  • the temperature during step c) can be between 10°C and 60°C, preferably between 20°C and 40°C, and more particularly between 25°C and 40°C, limits included.
  • the pressure during step c) is usually atmospheric pressure.
  • Step c) can be carried out in batch, semi-continuous or continuous. Any type of reactor may be suitable.
  • the separation step e) can be carried out according to any technique known to those skilled in the art.
  • the final product when the final product is a solid: by extraction and/or decantation with a solvent that is immiscible in the reaction medium followed by evaporation of said solvent; by precipitation (by partial evaporation of the solvents or by addition of a solvent in which the compound of interest is less soluble).
  • This precipitation is generally followed by a filtration step according to any method known to those skilled in the art.
  • the final product can then be dried; or by selective precipitation by adjusting the pH and depending on the respective solubilities of the different compounds.
  • Homocysteine can in particular be recovered in solid form.
  • the separation can be carried out by distillation or by distillation or evaporation preceded by a liquid/liquid extraction.
  • Step f) of additional functionalization and/or possible deprotection can make it possible to obtain additional chemical functions and/or to deprotect certain chemical functions by conventional methods.
  • XR 2 represents a function carboxylic
  • the latter can be esterified, reduced to aldehyde, reduced to alcohol and then estherified, amidified, nitrile or others. All the functions can be obtained and/or deprotected by those skilled in the art depending on the end use intended for said functionalized mercaptan of formula (I).
  • the functionalized mercaptan of formula (I) obtained at the end of step d) or e) can be subjected to one or more additional chemical reactions to obtain one or more mercaptan derivatives with different functionalities, said chemical reactions being reactions well known to those skilled in the art.
  • heteroatom in particular means an atom chosen from O, N, S, P and halogens.
  • unsaturated hydrocarbon chain means a hydrocarbon chain comprising at least one double or one triple bond between two carbon atoms.
  • Ri and R 7 are a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and possibly comprising one or more heteroatoms;
  • R 2 is:
  • R 3 being a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and possibly comprising one or more heteroatoms,
  • -NR4R5, R4 and R 5 identical or different, being a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic, aromatic or not, of 1 to 20 carbon atoms and possibly include one or more heteroatoms; n is equal to 1 or 2; and * represents an asymmetric carbon.
  • mercaptans are said to be functionalized because in addition to the —SH chemical function, they also comprise at least one —NR 1 R 7 function of the amine type.
  • n is equal to 2.
  • R 2 is -OR 3 with R 3 as defined above.
  • R 3 can in particular be a hydrogen atom or a saturated hydrocarbon chain, linear or branched, of 1 to 10 carbon atoms, preferably of 1 to 5 carbon atoms.
  • R 3 is H.
  • Ri and R 7 which are identical or different, are a hydrogen atom or a hydrocarbon chain, saturated, linear or branched, of 1 to 10 carbon atoms, preferably of 1 to 5 carbon atoms.
  • Ri and R ? are H.
  • the functionalized mercaptans of formula (I) can be chosen from the group consisting of homocysteine, cysteine and their derivatives.
  • the functionalized mercaptans of formula (I) are L-homocysteine and L-cysteine.
  • a preferred functionalized mercaptan of formula (I) is homocysteine, and more particularly L-homocysteine of the following formula:
  • n is equal to 2
  • R 2 is -OR 3 with R 3 is H and Ri and R ? are H.
  • the functionalized mercaptans of formula (I) are chiral compounds. They can be obtained in pure enantiomeric form by the process according to the invention. In the present description, when the enantiomeric form is not specified, the compound is understood whatever its enantiomeric form.
  • the reaction mixture at the end of step c) does not comprise any sulphide or polysulphide and in particular no sulphide or polysulphide corresponding to the functionalized mercaptan of formula (I) obtained.
  • the reaction mixture at the end of step c) comprises less than 10%, preferably less than 5% molar sulphides and polysulphides with respect to the total number of moles of compound of formula (II) converted into compound of formula (I).
  • sulfide is meant in particular the sulfide corresponding to the compound of formula (I) which is itself of the following formula (III):
  • polysulphide is understood in particular to mean the polysulphide corresponding to the compound of formula
  • n is equal to 2 (which corresponds to a disulphide).
  • reaction mixture at the end of step c) does not comprise L-homocysteine sulphide or L-homocysteine when the compound of formula (I) is L-homocysteine.
  • a functionalized mercaptan of formula (I ) as defined below and a compound of formula (V) GH with G as defined above i.e., a compound of the type: (i') R 6 -C(0)-OH, (ii') (R 7 0)(R 8 0)-P(O)-OH, or (iii') R 9 0- S0 2 -OH; with R 6 , R 7 , Rs and R 9 as defined below.
  • R 6 , R 7 , Rs and R 9 as defined below.
  • (II) is O-acetyl-L-homoserine, we get L-homocysteine and acetic acid.
  • the compounds of formula (V) may be responsible for the acidification of the reaction mixture during step c). Also, it is possible to maintain the pH of the reaction mixture between 4 and 9, for example between 5 and 8, preferably between 6 and 7.5, and more particularly between 6.2 and 7.2, in particular during the step c) as mentioned above and in particular by adding a base as defined above.
  • the present invention can be carried out in the presence of a sulphhydrate and/or sulphide salt or in the presence of H 2 S (hydrogen sulphide).
  • Said salt is generally supplied in the form of a solution, preferably aqueous.
  • Said at least one sulfhydrate and/or sulfide salt may be chosen from the group consisting of: ammonium sulfhydrate, alkali metal sulfhydrates, alkaline-earth metal sulfides, alkali metal sulfides and alkaline-earth metal sulfides.
  • alkali metals lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, preferably sodium and potassium.
  • alkaline-earth metals beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, preferably calcium.
  • said at least one sulphide salt and/or sulphide salt can be chosen from the group consisting of: ammonium sulphide NH 4 SH, sodium sulphide NaSH, potassium sulphide KSH, calcium sulphide Ca(SH) 2 , sodium sulfide Na 2 S, ammonium sulfide (NH 4 ) 2 S, potassium sulfide K 2 S and calcium sulfide CaS.
  • the preferred sulphide is ammonium sulphide NH 4 SH.
  • the ammonium released during the reaction can for example be reused as a source of nitrogen for the growth of microorganisms, in particular of microorganisms expressing or overexpressing sulfhydrylase.
  • the microorganisms can be chosen from the group consisting of: cells of bacteria such as Escherichia coli, Bacillus sp., or Pseudomonas, cells of yeasts such as Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastoris, cells of fungi such as Aspergillus niger, Penicillium funiculosum or Trichoderma reesei, insect cells such as Sf9 cells, or even mammalian (in particular human) cells such as HEK 293, PER-C6 or CHO cell lines.
  • bacteria such as Escherichia coli, Bacillus sp., or Pseudomonas
  • yeasts such as Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastoris
  • fungi such as Aspergillus niger, Penicillium funiculosum or Trichoderma reesei
  • insect cells such as Sf9 cells
  • mammalian (in particular human) cells such as
  • bacterial cells More particularly, bacterial cells and even more preferably d ⁇ cells will be used. coli.
  • R 7 and R 8 identical or different, being a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium, preferably a proton or an alkali, and more particularly H + or Na + ;
  • R 9 is chosen from a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium, preferably a proton or an alkali, and more particularly an H + or Na + proton;
  • G represents either R 6 -C(0)-0- or R 9 0-S0 2 -0-; preferably G is R 6 -C(0)-0-
  • R 2 and R 13 are H.
  • aromatic group is preferably meant the phenyl group.
  • the compound of general formula (II) is in particular a derivative of serine (when n is equal to 1) or homoserine (when n is equal to 2), in particular L-serine or L-homoserine .
  • It can for example be chosen from the group consisting of: O-phospho-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, GO-acetyl-L-homoserine, GO-acetoacetyl-L-homoserine, O-propio-L-homoserine, GO-coumaroyl-L-homoserine, GO-malonyl-L-homoserine, GO-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine, O-pimelyl-L-homoserine O-sulfato-L-homoserine , GO-phospho-L serine, GO-succinyl-L serine, GO ace
  • O-phospho-L-homoserine O-succinyl-L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, I ⁇ - acetoacetyl-L-homoserine , O-propio-L-homoserine, O-coumaroyl-L-homoserine, I ⁇ -malonyl-L-homoserine, O-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine, O-pimelyl-L-homoserine and l 'O-sulfato-L-homoserine.
  • the compound of general formula (II) can be chosen from the group consisting of: O-phospho-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O -sulfato-L-homoserine and O-propio-L-homoserine.
  • the compound of general formula (II) can be chosen from the group consisting of: O-phospho-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine.
  • OAHS O-acetyl-L-homoserine
  • They can be obtained by a fermentation process from a hydrocarbon source and nitrogen, for example as described in application WO 2008/013432.
  • renewable raw material can be chosen from glucose, sucrose, starch, molasses, glycerol, bioethanol, preferably glucose.
  • L-serine derivatives can also be produced from the acetylation of L-serine, as L-serine can itself be obtained by fermentation of a renewable raw material.
  • the renewable raw material can be chosen from glucose, sucrose, starch, molasses, glycerol, bioethanol, preferably glucose.
  • L-homoserine derivatives can also be produced from the acetylation of L-homoserine, L-homoserine, which itself can be obtained by fermentation of a renewable raw material.
  • the renewable raw material can be chosen from glucose, sucrose, starch, molasses, glycerol, bioethanol, preferably glucose.
  • the reaction between said at least one compound of formula (II) and said at least one sulphide and/or sulphide salt as defined above or H S is carried out in the presence of at least one enzyme chosen from sulfhydrylases, preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II).
  • sulfhydrylases preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II).
  • the sulfhydrylase associated with a compound of formula (II) is easily identifiable because it shares the same name, for example O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase (OAHS Sulfhydrylase) is associated with O-acetyl-L-homoserine.
  • the sulfhydrylase makes it possible in particular to catalyze the reaction between said compound of formula (II) and said salt or H 2 S.
  • catalyst generally means a substance accelerating a reaction and which is found unchanged at the end of this reaction.
  • the sulfhydrylase, and optionally its cofactor can be used in a catalytic amount.
  • catalytic amount is meant in particular an amount sufficient to catalyze a reaction. More particularly, a reactant used in a catalytic quantity is used in a smaller quantity, for example between about 0.01% and 20% by weight, limits included, relative to the quantity by weight of a reactant used in a stoichiometric proportion.
  • Said sulfhydrylase enzyme preferably belongs to the class of transferases, in particular designated by the nomenclature EC 2.X.X.XX (or denoted EC 2).
  • the EC nomenclature for “Enzyme Commission numbers” is widely used and can be found at https://enzyme.expasy.org/.
  • said enzyme is chosen from sulfhydrylases of class EC 2.5.X.XX (or denoted EC 2.5.), ie transferases which transfer an alkyl or aryl group other than a methyl group.
  • the sulfhydrylases are in particular of class EC 2.5.1.XX (with XX which varies according to the substrate of the enzyme).
  • O-acetylhomoserine sulfhydrylase is of the EC 2.5.1.49 type.
  • - GO-phosphoserine sulfhydrylase is EC 2.5.1.65 type.
  • O-succinylhomoserine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.49.
  • O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.49.
  • - GO-phospho-L-serine sulfhydrylase is of the EC 2.5.1.65 type.
  • O-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.49.
  • the sulfhydrylase used can be chosen from O-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, GO-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO-acetoacetyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO-propio-L-homoserine sulfhydrylase, GO-coumaroyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO -malonyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine sulfhydrylase, O-pimelyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO-s
  • the sulfhydrylase used can be chosen from O-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, O-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-acetoacetyl-L -homoserine sulfhydrylase, O-propio-L-homoserine sulfhydrylase, GO-coumaroyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-malonyl-L-homoserine sulfhydrylase, GO-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine sulfhydrylase, O-pimelyl- L-homoserine sulfhydrylase, GO-sulfato-L-homoserine sulfhydrylase.
  • the sulfhydrylase can be chosen from O-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, GO-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-sulfato-L-homoserine sulfhydrylase and O-propio-L-homoserine sulfhydrylase.
  • the sulfhydrylase can be selected from GO-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, GO-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase and O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase.
  • the enzyme is O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase (OAHS Sulfhydrylase).
  • Said sulfhydrylase and in particular O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, can come from or be derived from the following bacterial strains: Pseudomonas sp., Chromobacterium sp., Leptospira sp. or Hyphomonas sp..
  • Sulfhydrylases can function, as well known to those skilled in the art, in the presence of a cofactor such as pyridoxal-5'-phosphate (also called PLP) or one of its analogues, preferably pyridoxal-5 '-phosphate.
  • a cofactor such as pyridoxal-5'-phosphate (also called PLP) or one of its analogues, preferably pyridoxal-5 '-phosphate.
  • a sulfhydrylase cofactor can be added to the reaction mixture.
  • a sulfhydrylase cofactor for example pyridoxal-5'-phosphate
  • step c) can be carried out in aqueous solution
  • the enzyme and optionally its cofactor can be dissolved beforehand in water before being added to said solution.
  • cells for example bacterial or other, can produce or even overproduce said cofactor at the same time as they express or overexpress the sulfhydrylase enzyme so as to avoid a step of supplementing said cofactor.
  • the sulfhydrylase, and optionally its cofactor are:
  • the isolation and/or purification of said enzyme produced can be carried out by any means known to those skilled in the art. It may be, for example, a technique chosen from electrophoresis, molecular sieving, ultracentrifugation, differential precipitation, for example with ammonium sulphate, ultrafiltration, membrane or gel filtration, exchange of ions, a separation by hydrophobic interactions, or an affinity chromatography, for example of the IMAC type.
  • the enzyme of interest may or may not be overexpressed in said cells, hereinafter called host cells.
  • the host cell can be any suitable host for the production of the enzyme of interest from the expression of the corresponding coding gene. This gene can then be found either in the host genome or carried by an expression vector.
  • the term "host cell” within the meaning of the present invention is a prokaryotic or eukaryotic cell.
  • Host cells commonly used for the expression of recombinant or non-recombinant proteins include in particular bacterial cells such as Escherichia coli or Bacillus sp., or Pseudomonas, yeast cells such as Saccharomyces cerevisiae or Pichia pastoris, fungal cells such as Aspergillus niger, Penicillium funiculosum or Trichoderma reesei, insect cells such as Sf9 cells, or even mammalian (in particular human) cells such as HEK 293, PER-C6 or CHO cell lines.
  • the enzyme of interest and optionally the cofactor are expressed in the bacterium Escherichia coli.
  • the enzyme of interest is expressed within a strain of Escherichia coli such as for example Escherichia coli BL21 (DE3).
  • the cell lysate can be obtained using various known techniques such as sonication, pressure (French press), via the use of chemical agents (eg xylene, triton) etc...
  • the lysate obtained corresponds to a crude extract crushed cells.
  • the amount of biomass expressing the sulfhydrylase enzyme relative to the mass of the compound of formula (II) is between 0.1% and 10% by weight, of preferably between 1% and 5% by weight, and/or the amount of cofactor relative to the compound of formula (II) is between 0.1% and 10% by weight, preferably between 0.5% and 5% by weight, terminals included.
  • the reaction mixture may also include:
  • solvents chosen from water, buffers such as phosphate buffers, Tris-HCl, Tris-base, ammonium bicarbonate, ammonium acetate, HEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1 acid piperazine ethane sulfonic), CHES (N-cyclohexyl-2-aminoethane sulfonic acid), or salts such as sodium chloride, potassium chloride, or mixtures thereof;
  • buffers such as phosphate buffers, Tris-HCl, Tris-base, ammonium bicarbonate, ammonium acetate, HEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1 acid piperazine ethane sulfonic), CHES (N-cyclohexyl-2-aminoethane sulfonic acid), or salts such as sodium chloride, potassium chloride, or mixtures thereof;
  • additives such as surfactants, in particular to promote the solubility of one or more reagent(s) or substrate(s).
  • step c) The various components which can be used for the reaction of step c) above are easily accessible commercially or can be prepared according to techniques well known to those skilled in the art. These different elements can be in solid, liquid or gaseous form and can very advantageously be dissolved or dissolved in water or any other solvent to be used in the process of the invention.
  • the enzymes used can also be grafted onto a support (case of supported enzymes).
  • said compound of formula (II) is O-acetyl-L-homoserine
  • the enzyme used is GO-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase
  • the functionalized mercaptan of formula (I) obtained is L-homocysteine.
  • said compound of formula (II) is O-acetyl-L-homoserine
  • the salt is ammonium sulfhydrate
  • the enzyme used is O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase
  • the functionalized mercaptan of formula (I) obtained is L-homocysteine.
  • the present invention also relates to a composition, preferably an aqueous solution, comprising: a compound of formula (II) as defined above; a sulfhydrylase, preferably a sulfhydrylase associated with the compound of formula (II), as defined above; and a hydrosulfide salt and/or a sulphide salt as defined above or excess HS, preferably excess NH 4 SH.
  • said composition comprises: O-acetyl-L-homoserine; O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase; and excess NH 4 SH OR H 2 S.
  • composition corresponds in particular to the reaction mixture as defined above.
  • the conditions, characteristics and optional additional components are the same as those defined for the reaction mixture as defined above.
  • the composition according to the invention does not comprise dissolved oxygen.
  • the sulphide and/or sulphide salt or the H 2 S is in excess, preferably in molar excess, relative to the compound of formula (II).
  • the sulphide and/or sulphide salt or the H 2 S can therefore be in an over-stoichiometric quantity with respect to the quantity of the compound of formula (II).
  • the molar ratio [sulfhydrate salt and/or sulfide salt]/[compound of formula (II)] or H 2 S/compound of formula (II) is between 1.5 and 10, preferentially between 2 and 8, for example between 3.5 and 8, and even more preferably between 3.5 and 5, limits included.
  • the composition may also comprise a sulfhydrylase cofactor as defined above.
  • composition according to the invention allows the implementation of the method according to the invention.
  • O-acetyl-L-homoserine was synthesized from L-homoserine and acetic anhydride according to the protocol described in the work of Sadamu Nagai, “Synthesis of O-acetyl-L-homoserine”, internationale Press, ( 1971), vol.17, p. 423-424.
  • the analyzes by potentiometry, HPLC and NMR show a progressive disappearance of the reagents (OAHS and NaSH) and the progressive appearance of several products over time.
  • the compounds thus formed are mainly:
  • the molar selectivities with respect to the transformed OAHS obtained are as follows:
  • homocysteine sulphide L-homolantionine / 4,4'-sulfanediylbis(2-aminobutanoic) acid
  • homocystine disulphide / L-4,4'-Dithiobis(2-aminobutanoic) acid
  • O-acetyl-L-homoserine was synthesized from L-homoserine and acetic anhydride according to the protocol described in the work of Sadamu Nagai, “Synthesis of O-acetyl-L-homoserine”, internationale Press, ( 1971), vol.17, p. 423-424.
  • homocysteine sulphide (L-homolantionine) is not formed, because it is not detectable in the final reaction medium, even in trace amounts.
  • O-acetyl-L-homoserine was synthesized from L-homoserine and acetic anhydride according to the protocol described in the work of Sadamu Nagai, “Synthesis of O-acetyl-L-homoserine”, internationale Press, ( 1971), vol.17, p. 423-424.
  • the OAHS, NaSH and OAHS sulfhydrylase solutions and the water are previously degassed separately by nitrogen sparging at the reaction temperature (before mixing) to eliminate the presence of dissolved oxygen.
  • the reactor is also inerted under dinitrogen.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés essentiellement en l'absence d'oxygène, ainsi qu'une composition permettant notamment la mise en œuvre de ce procédé. Lesdits mercaptans fonctionnalisés sont de formule (I) suivante : R2-X-C*H(NR1R7)-(CH2)n-SH (I) dans laquelle, R1 et R7, identiques ou différents, sont un atome d'hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes; X est choisi parmi –C(=O)-, –CH2- ou –CN; R2 est : (i) soit nul quand X représente –CN, (ii) soit un atome d'hydrogène, (iii) soit –OR3,R3 étant un atome d'hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes, (iv) soit –NR4R5, R4 et R5, identiques ou différents, étant un atome d'hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes; n est égal à 1 ou 2; et * représente un carbone asymétrique.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE AMELIORE DE SYNTHESE DE MERCAPTANS FONCTIONNALISES
La présente invention concerne un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés, ainsi qu’une composition permettant notamment la mise en oeuvre de ce procédé.
Les mercaptans sont utilisés dans de nombreux domaines industriels et de nombreuses méthodes de synthèse sont connues telles que la sulfhydratation d'alcools, l'addition catalytique ou photochimique d'hydrogène sulfuré sur des composés organiques insaturés ou la substitution à l'aide d'hydrogène sulfuré d'halogénures, d'époxydes ou de carbonates organiques.
Toutefois, ces procédés présentent de nombreux inconvénients et ne sont pas toujours adaptés à la synthèse de mercaptans fonctionnalisés, c’est-à-dire comprenant au moins un autre groupement fonctionnel que le groupement thiol (-SH). Ce type de mercaptans constitue une famille chimique à fort potentiel, notamment les acides aminés et dérivés à fonction thiol, en particulier l’homocystéine. Ils peuvent par exemple être utiles en tant qu’intermédiaires de synthèse pour l’industrie cosmétique. Cependant, il n’existe pas à ce jour de méthode de synthèse performante qui soit adaptée à leur production et qui soit viable au niveau industriel, notamment pour des applications relevant de la chimie de commodités.
Ainsi, parmi les méthodes par voie chimique classique, la substitution par l'hydrogène sulfuré nécessite des températures et des pressions souvent élevées et conduit à des sous-produits non-désirés de type oléfines, éthers, sulfures et/ou polysulfures. L'addition catalytique ou photochimique de l'hydrogène sulfuré sur des composés insaturés se fait généralement dans des conditions légèrement plus douces mais conduit également à de nombreux sous-produits formés par isomérisation de la matière première, par addition non-régiosélective ou par double addition conduisant à la production de sulfures et/ou polysulfures.
Le principal désavantage de ces méthodes classiques de synthèse est donc de conduire à la coproduction du mercaptan d’intérêt et de sulfures et/ou de polysulfures associés en quantité non négligeable et difficilement valorisables. Ces réactions secondaires entraînent une augmentation des coûts variables associés aux matières premières du fait de la baisse en sélectivité et donc en rendement, une augmentation du coût de purification et une augmentation du coût de production par la destruction coûteuse de ces sous-produits.
Il est connu comme alternative aux voies chimiques de synthétiser les mercaptans fonctionnalisés par voie biologique. Par exemple, la cystéine est actuellement produite par voie biologique par une voie de fermentation (Maier T., 2003. Nature Biotechnology, 21 : 422- 427). Ces voies biologiques sont plus douces et plus adaptées à des molécules plurifonctionnelles. Mais là encore, la production du mercaptan d’intérêt s’accompagne des sulfures et/ou des polysulfures correspondants tels que les disulfures (WO 2012/053777). Ainsi, il existe un besoin pour un procédé de synthèse, en particulier par voie biologique, de mercaptans fonctionnalisés amélioré, qui permette notamment de limiter voire d’éviter la formation de sous-produits tels que les sulfures et ou les polysulfures. Il existe également un besoin pour un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés sûr et facile à mettre en œuvre industriellement.
La présente invention permet en tout ou partie de pallier les inconvénients des procédés antérieurs.
Un objectif de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse d’un mercaptan fonctionnalisé amélioré, en particulier ayant un rendement et/ou une sélectivité équivalent ou supérieur aux procédés connus.
Un objectif de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse d’un mercaptan fonctionnalisé avec une coproduction négligeable, voire nulle, de sous-produits, en particulier de sulfures et/ou de polysulfures.
Les présents inventeurs ont découvert que les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) tels que définis ci-dessous, en particulier la L-homocystéine, pouvaient être avantageusement synthétisés par réaction entre des composés de formule (II) et un sel de sulfhydrate et ou un sel de sulfure (ci-après dénommé « sel ») tels que définis ci-dessous ou d’H S, en présence d’une enzyme sulfhydrylase ; ladite réaction se déroulant essentiellement en l’absence d’oxygène, voire en l’absence d’oxygène.
Les présents inventeurs ont ainsi découvert un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés de formule (I) permettant de limiter voire d’éviter la co-production de sulfures et ou de polysulfures, en particulier de disulfures.
Plus particulièrement, le procédé selon l’invention permet de produire de la L-homocystéine tout en limitant voire en évitant la coproduction de la L-homocystine et/ou de la L-homocystéine sulfure (également appelée acide 4,4’-sulfanediylbis(2-aminobutanoïque) / L- homolanthionine).
La L-homocystéine est de formule suivante :
[Chem 1] La L-homocystéine sulfure est de formule suivante :
[Chem 2]
La L-homocystine est de formule suivante :
[Chem 3]
De plus, il a été observé que la configuration des atomes de carbones asymétriques est conservée tout au long de la réaction. Ainsi, le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu selon le procédé de l’invention peut être énantiomériquement pur.
Le procédé selon l’invention est également facile à mettre en oeuvre industriellement. Il peut être réalisé en solution dans des conditions douces de température et de pression. L’utilisation de sels permet avantageusement d’éviter la manipulation de l’hydrogène sulfuré, qui est un gaz toxique, par les opérateurs.
Le rendement obtenu peut être supérieur ou égal à 85%, de préférence supérieur ou égal à 90%, par exemple compris entre 90% et 100%, bornes incluses. De façon surprenante, le procédé selon l’invention permet notamment d’obtenir un rendement de 100%, soit une augmentation de près de 20% par rapport aux autres procédés.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de synthèse d’au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule générale (I) suivante :
R2-X-C*H(NR1R7)-(CH2)n-SH (I) dans laquelle,
Ri et R7, identiques ou différents, sont un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ;
X est choisi parmi -C(=0)- , -CH2- ou -CN ; R2 est :
(i) soit nul quand X représente -CN,
(ii) soit un atome d’hydrogène,
(iii) soit -OR3, R3 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes,
(iv) soit -NR4R5, R4 et R5, identiques ou différents, étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; n est égal à 1 ou 2 ; et * représente un carbone asymétrique ; ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d’au moins un composé de formule générale (II) suivante :
R2-X-C*H(NRI R7)-(CH2)n-G (II) dans laquelle *, Ri, R2, R7, X et n sont tels que définis pour la formule (I) et G représente soit (i) R6-C(0)-0-, soit (ii) (R70)(R80)-P(0)-0-, soit (iii) R90-S02-0- ; avec
R6 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20 atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, pouvant comprendre un ou plusieurs groupement(s) aromatique(s) et pouvant être substituée par un ou plusieurs groupement(s) choisi(s) parmi -OR10, (=0), -C(0)0Rn, -NRI2RI3 ;
R10, R11, RI2 et R13 étant indépendamment les uns des autres choisis parmi :
H ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20 atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique ;
R7 et R8, identiques ou différents, étant un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ;
R9 est choisi parmi un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ; b) fourniture d’au moins un sel de sulfhydrate et/ou d’un sel de sulfure ou d’H2S ; c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et ledit au moins un sel de sulfhydrate et ou de sulfure ou l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, et de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant essentiellement en l’absence d’oxygène, de préférence en l’absence d’oxygène ; d) obtention d’au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) ; e) éventuelle séparation dudit au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu à l’étape d) ; et f) éventuelle fonctionnalisation supplémentaire et/ou éventuelle déprotection du mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu à l’étape d) ou e) ; et dans lequel les étapes a) et b) sont, ou non, effectuées de manière simultanée.
On entend notamment par oxygène, le dioxygène 02.
L’étape c) est ainsi réalisée essentiellement en l’absence d’oxygène, voir en l’absence d’oxygène.
Plus particulièrement, on entend par « essentiellement en l’absence d’oxygène » qu’il peut rester une quantité d’oxygène dans le mélange réactionnel et/ou dans la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux du réacteur) telle que la quantité de sulfures et/ou polysulfures produite est inférieure ou égale à 5% en poids par rapport au poids total du composé de formule (I) produit.
On entend préférentiellement par « essentiellement en l’absence d’oxygène » que le mélange réactionnel contient moins de 0,0015% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 0,0015%) en poids par rapport au poids total du mélange réactionnel et/ou que la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux du réacteur) contient moins de 21% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 21%) en volume par rapport au volume total de ladite phase gazeuse.
Ainsi, l’étape c) peut alternativement être la suivante : c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et ledit au moins un sel de sulfhydrate et ou de sulfure ou l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, et de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant dans un réacteur dans lequel le mélange réactionnel comprend entre 0 et 0,0015% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 0,0015%) en poids par rapport au poids total du mélange réactionnel et/ou la phase gazeuse contenue dans le ciel gazeux du réacteur comprend entre 0 et 21% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 21%) en volume par rapport au volume total de la phase gazeuse.
Notamment, la quantité d’oxygène dans le mélange réactionnel et/ou dans la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) est telle que la quantité de sulfures et ou polysulfures produite est inférieure ou égale à 5% en poids par rapport au poids total du composé de formule (I) produit.
Par exemple, l’étape c) peut être effectuée dans un réacteur fermé (i.e. sans apport d’oxygène de l’air). De façon tout à fait préférée, la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) ne comprend pas d’oxygène, notamment lorsque l’H S est utilisé. De façon préférée, la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) ne comprend pas d’oxygène et le mélange réactionnel comprend entre 0 et 0,0015% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 0,0015%) en poids par rapport au poids total du mélange réactionnel.
En effet, le mélange 02/H2S peut présenter un risque d’explosivité, ce qui implique à l’évidence un risque pour la sécurité des opérateurs.
On entend notamment « par ciel gazeux » l’espace du réacteur situé au-dessus du mélange réactionnel, de préférence au-dessus du mélange réactionnel liquide. Plus particulièrement, on entend par « ciel gazeux » l’espace situé entre la surface du mélange réactionnel liquide et le haut du réacteur (soit la partie supérieure du réacteur comprenant la phase gazeuse quand la partie inférieure du réacteur comprend une phase liquide). Le ciel gazeux comprend notamment une phase gazeuse.
Les réactifs sont notamment introduits dans le réacteur en quantités telles qu'un ciel gazeux se situe au-dessus du mélange réactionnel contenu dans le réacteur.
En particulier, il est entendu que lorsque l’H2S est utilisé, une partie de l’H2S est solubilisée dans le mélange réactionnel pour que la réaction de l’étape c) s’effectue tandis que l’autre partie se retrouve sous forme gazeuse dans le ciel gazeux du réacteur.
Plus particulièrement, ledit au moins un composé de formule (II), ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure ou l’H2S, et ladite au moins une sulfhydrylase forment un mélange (ou milieu) réactionnel. Ledit mélange réactionnel peut ainsi comprendre : au moins un composé de formule (II) tel que défini ci-dessous, au moins un sel de sulfhydrate et ou de sulfure tel que défini ci-dessous ou de l’H2S, au moins une sulfhydrylase telle que définie ci-dessous, éventuellement son cofacteur tel que défini ci-dessous, éventuellement une base telle que définie ci-dessous, et éventuellement un solvant, de préférence de l’eau.
On peut préparer ledit mélange réactionnel en ajoutant ledit composé de formule (II), ledit sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou l’H2S et ladite sulfhydrylase dans n’importe quel ordre.
On peut par exemple mélanger d’abord ledit composé de formule (II) avec ledit sel ou l’H2S, puis ajouter la sulfhydrylase, éventuellement avec son cofacteur, pour débuter ladite réaction de l’étape c). C’est notamment l’ajout du troisième composant, quel qu’il soit, en particulier la sulfhydrylase, qui permet de débuter la réaction.
De préférence, le composé de formule (II) est sous forme de solution, plus préférentiellement sous forme de solution aqueuse.
De préférence, lorsque l’on utilise des sels de sulfhydrate et/ou de sulfure, on utilise ces derniers sous forme de solution et plus préférentiellement sous forme de solution aqueuse. Lorsque l’on utilise de l’H S, ce dernier est généralement sous forme gazeuse. Il peut notamment être introduit dans le mélange réactionnel par bullage. Le bullage peut être réalisé en mélangeant l’H2S avec un gaz inerte, par exemple le diazote, l’argon ou le méthane, de préférence le diazote. L’H2S peut donc être présent sous forme dissoute dans le mélange réactionnel.
Afin d’effectuer l’étape c) essentiellement en l’absence d’oxygène, voire en l’absence d’oxygène, des méthodes classiques peuvent être utilisées.
Selon un mode de réalisation, préalablement à l’étape c), on enlève l’oxygène du mélange réactionnel, par exemple par dégazage.
Selon un autre mode de réalisation, préalablement à l’étape c), on enlève séparément l’oxygène de chacun des composants ou du mélange d’au moins deux d’entre eux qui vont former le mélange réactionnel. Par exemple, on dégaze chacune des solutions comprenant le composé de formule (II), le sel de sulfhydrate et/ou de sulfure lorsque ce dernier est utilisé, la sulfhydrylase et éventuellement le solvant.
On peut également enlever l’oxygène du ciel du réacteur dans lequel se déroule l’étape c), de préférence par dégazage.
On peut aussi inerter le réacteur avec un gaz inerte tel que le diazote, l’argon ou le méthane, de préférence le diazote.
Lorsque l’on utilise de l’H2S qui est gazeux, le dégazage n’est bien entendu pas réalisé pour ce réactif. L’H2S ne comprend généralement pas d’oxygène.
On peut également combiner différentes techniques entre elles.
De préférence, l’absence d’oxygène est obtenue de la façon suivante :
- on inerte le réacteur avec un gaz inerte tel que le diazote, l’argon ou le méthane, de préférence le diazote ; et
- on dégaze chacune des solutions comprenant le composé de formule (II), le sel de sulfhydrate et ou de sulfure lorsque ce dernier est utilisé, la sulfhydrylase et éventuellement le solvant.
Les méthodes de dégazage industrielles sont bien connues et l’on peut par exemple citer les suivantes :
- réduction de pression (dégazage sous vide), - régulation thermique (augmenter la température pour un solvant aqueux et baisse de la température pour un solvant organique),
- dégazage membranaire,
- dégazage par alternance de cycles geler-pomper-dégeler,
- dégazage par barbotage d’un gaz inerte (par exemple argon, diazote ou méthane). Selon un mode de réalisation, à l’étape c) l’oxygène n’est présent ni sous forme dissoute dans un liquide (en particulier dans le mélange réactionnel), ni sous forme gazeuse (en particulier dans le ciel du réacteur dans lequel se déroule l’étape c)).
De façon préférée, le sel de sulfhydrate et/ou le sel de sulfure ou l’H S est en excès, de préférence en excès molaire, par rapport au composé de formule (II), de préférence durant l’étape c) et plus préférentiellement durant toute la durée de l’étape c).
Le sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou l’H2S peut donc être en quantité sur-stœchiométrique par rapport à la quantité du composé de formule (II), de préférence durant l’étape c) et plus préférentiellement durant toute la durée de l’étape c).
En particulier, le ratio molaire [sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure] / [composé de formule (II)] ou le ratio molaire H2S / composé de formule (II) est compris entre 1 ,5 et 10, préférentiellement entre 2 et 8, par exemple entre 3,5 et 8, et encore plus préférentiellement entre 3,5 et 5, bornes incluses, de préférence durant l’étape c) et plus préférentiellement durant toute la durée de l’étape c). Ledit ratio peut être maintenu constant durant toute la durée de l’étape c).
L’étape c) peut être réalisée en solution, en particulier en solution aqueuse. Par exemple, la solution comprend entre 50 % et 99 % en poids d’eau, de préférence entre 75 % et 97 % en poids d’eau par rapport au poids total de la solution, bornes incluses.
Le pH du mélange réactionnel à l’étape c) peut être compris entre 4 et 9, par exemple entre 5 et 8, de préférence entre 6 et 7,5, et plus particulièrement entre 6,2 et 7,2, bornes incluses, en particulier lorsque le mélange réactionnel est une solution aqueuse.
Le pH peut notamment être ajusté à l’intérieur des gammes mentionnées ci-dessus suivant l’optimum de fonctionnement de la sulfhydrylase choisie. Le pH peut être déterminé par des méthodes classiquement connues, par exemple avec une sonde pH-métrique.
Selon un mode de réalisation préféré, l’étape c) peut être réalisée selon les deux étapes c1) et c2) suivantes : c1 ) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et ledit au moins un sel de sulfhydrate et ou de sulfure ou l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, et de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant en essentiellement en l’absence d’oxygène, de préférence en l’absence d’oxygène, et en solution ; c2) ajustement du pH de ladite solution par ajout d’une base de façon à obtenir un pH compris entre 4 et 9, par exemple entre 5 et 8, de préférence entre 6 et 7,5, et plus particulièrement entre 6,2 et 7,2, bornes incluses.
A l’étape c2), tout type de base peut être utilisée, de préférence une base comprenant un atome de soufre. Par base, on entend notamment un composé ou un mélange de composés ayant un pH supérieur à 7, de préférence compris entre 8 et 14, bornes incluses. La base peut être choisie parmi les sels de sulfhydrates et/ou les sels de sulfures tels que définis ci-dessous, la soude, la potasse ou l’ammoniaque. En particulier, la base peut être choisie parmi les sels de sulfhydrates et/ou les sels de sulfures tels que définis ci-dessous. De préférence, ladite base est le sel de sulfhydrate et/ou le sel de sulfure utilisé à l’étape c1). La base préférée est le sulfhydrate d’ammonium (NH4SH).
La base peut être ajoutée à une concentration comprise entre 0,1 et 10 M, de préférence entre 0,5 et 10 M, de préférence encore entre 0,5 et 5 M, bornes incluses. On utilisera notamment des bases concentrées de manière à limiter la dilution du mélange réactionnel lors de l’ajout de la base.
La température au cours de l’étape c) peut être comprise entre 10°C et 60 °C, de préférence entre 20°C et 40°C, et plus particulièrement entre25°C et 40°C, bornes incluses. La pression au cours de l’étape c) est généralement la pression atmosphérique. L’étape c) peut être menée en batch, en semi-continu ou en continu. Tout type de réacteurs peut convenir.
L’étape de séparation e) peut s’effectuer selon toute technique connue de l’homme de métier. En particulier, quand le produit final est un solide : par extraction et ou décantation avec un solvant non miscible dans le milieu réactionnel suivie d’une évaporation dudit solvant ; par précipitation (par évaporation partielle des solvants ou par ajout d’un solvant dans lequel le composé d’intérêt est moins soluble). Cette précipitation est généralement suivie d’une étape de filtration selon toute méthode connue de l’homme de métier. Le produit final peut ensuite être séché ; ou par précipitation sélective via l’ajustement du pH et en fonction des solubilités respectives des différents composés.
L’homocystéine peut notamment être récupérée sous forme solide.
Quand le produit final est sous forme liquide, la séparation peut s’effectuer par distillation ou par distillation ou évaporation précédée d’une extraction liquide/liquide.
L’étape f) de fonctionnalisation supplémentaire et/ou d’éventuelle déprotection peut permettre d’obtenir des fonctions chimiques supplémentaires et/ou de déprotéger certaines fonctions chimiques par des méthodes classiques. Par exemple, si X-R2 représente une fonction carboxylique, cette dernière peut être estérifiée, réduite en aldéhyde, réduite en alcool puis estherifiée, amidifiée, nitrilée ou autres. Toutes les fonctions peuvent être obtenues et/ou déprotégées par l’homme de métier en fonction de l’utilisation finale que l’on destine audit mercaptan fonctionnalisé de formule (I).
Ainsi le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu à l’issue de l’étape d) ou e) peut être soumis à une ou plusieurs réactions chimiques supplémentaires pour obtenir un ou plusieurs dérivés mercaptans avec des fonctionnalités différentes, lesdites réactions chimiques étant des réactions bien connues de l’homme de métier.
L’expression « compris entre X et X » inclut les bornes mentionnées, sauf mention contraire. On entend notamment par hétéroatome, un atome choisi parmi O, N, S, P et les halogènes. On entend par chaîne hydrocarbonée insaturée, une chaîne hydrocarbonée comprenant au moins une double ou une triple liaison entre deux atomes de carbone.
Mercaptans fonctionnalisés de formule générale (!) :
Le procédé selon l’invention vise à obtenir des mercaptans fonctionnalisés de formule générale (I) suivante:
R2-X-C*H(NRI R7)-(CH2)n-SH (I) dans laquelle,
Ri et R7, identiques ou différents, sont un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ;
X est choisi parmi -C(=0)- , -CH2- ou -CN ;
R2 est :
(i) soit nul quand X représente -CN,
(ii) soit un atome d’hydrogène,
(iii) soit -OR3, R3 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes,
(iv) soit -NR4R5, R4 et R5, identiques ou différents, étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; n est égal à 1 ou 2 ; et * représente un carbone asymétrique. Ces mercaptans sont dits fonctionnalisés car en plus de la fonction chimique -SH, ils comprennent également au moins une fonction -NR1R7 de type amine.
De préférence, n est égal à 2.
De préférence, X est -C(=0)-.
De préférence, R2 est -OR3 avec R3 tel que défini ci-dessus. R3 peut notamment être un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée saturée, linéaire ou ramifiée, de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. En particulier R3 est H.
De préférence, Ri et R7, identiques ou différents, sont un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée, linéaire ou ramifiée, de 1 à 10 atomes de carbone, de préférence de 1 à 5 atomes de carbone. De préférence, Ri et R? sont H.
En particulier, X est -C(=0)- et R2 est -OR3 avec R3 tel que défini ci-dessus.
Les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) peuvent être choisis parmi le groupe constitué de l’homocystéine, de la cystéine et de leurs dérivés.
En particulier, les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) sont la L-homocystéine et la L- cystéine.
Un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) préféré est l’homocystéine, et tout particulièrement la L-homocystéine de formule suivante :
[Chem 4]
Pour la L-homocystéine, n est égal 2, X est -C(=0)-, R2 est -OR3 avec R3 est H et Ri et R? sont H.
Les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) sont des composés chiraux. Ils peuvent être obtenus sous forme énantiomérique pure par le procédé selon l’invention. Dans la présente description, lorsque la forme énantiomérique n’est pas précisée, le composé est compris quel que soit sa forme énantiomérique.
Selon un mode de réalisation, le mélange réactionnel à la fin de l’étape c) ne comprend pas de sulfure ni de polysulfure et notamment pas de sulfure ni de polysulfure correspondant au mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu. Par exemple, le mélange réactionnel à la fin de l’étape c) comprend moins de 10%, de préférence moins de 5% molaire de sulfures et de polysulfures par rapport au nombre total de moles de composé de formule (II) converties en composé de formule (I).
On entend notamment par sulfure, le sulfure correspondant au composé de formule (I) qui est lui de formule (III) suivante :
R2-X-C*H(NRiR7)-(CH2)n-S-(CH2)n-(NRiR7)C*H-X-R2 (lll) avec *, Ri, R2, R7, X et n tels que définis ci-dessus.
On entend notamment par polysulfure, le polysulfure correspondant au composé de formule
(I) qui est lui de formule (IV) suivante :
R2-X-C*H(NR1 R7)-(CH2)n-(S)m-(CH2)n-(NRi R7)C*H-X-R2 (IV) avec *, Ri, R2, R7, X et n tels que définis ci-dessus et m étant un entier compris entre 2 et 6 bornes incluses, par exemple m est égal à 2 ou 3.
De préférence, m est égal à 2 (ce qui correspond à un disulfure).
En particulier, le mélange réactionnel à la fin de l’étape c) ne comprend pas de L-homocystéine sulfure ni de L-homocystine lorsque le composé de formule (I) est la L-homocystéine.
De préférence, suite à la réaction du composé de formule (II) avec ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou l’H2S lors de l’étape c), on obtient un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) tel que défini ci-dessous et un composé de formule (V) GH avec G tel que défini ci-dessus, soit, un composé de type : (i’) R6-C(0)-0H, (ii’) (R70)(R80)-P(0)-0H, ou (iii’) R90- S02-0H ; avec R6, R7, Rs et R9 tels que définis ci-dessous. En particulier, lorsque le composé
(II) est l’O-acétyl-L-homosérine, on obtient la L-homocystéine et de l’acide acétique. Les composés de formule (V) peuvent être responsables de l’acidification du mélange réactionnel au cours de l’étape c). Aussi, il est possible de maintenir le pH du mélange réactionnel entre 4 et 9, par exemple entre 5 et 8, de préférence entre 6 et 7,5, et plus particulièrement entre 6,2 et 7,2, en particulier pendant l’étape c) tel que mentionné ci-dessus et notamment par l’ajout d’une base telle que définie ci-dessus.
Sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure ou H S :
La présente invention peut être réalisée en présence d’un sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou en présence d’H2S (hydrogène sulfuré).
Ledit sel est généralement apporté sous la forme d’une solution, de préférence aqueuse.
Ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou de sulfure peut être choisi parmi le groupe constitué des : sulfhydrate d’ammonium, sulfhydrates de métaux alcalins, sulfhydrates de métaux alcalino-terreux, sulfures de métaux alcalins et sulfures de métaux alcalino-terreux.
On entend par métaux alcalins, le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et le césium, de préférence le sodium et le potassium.
On entend par métaux alcalino-terreux, le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum, de préférence le calcium.
En particulier, ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure peut être choisi parmi le groupe constitué de : sulfhydrate d’ammonium NH4SH, sulfhydrate de sodium NaSH, sulfhydrate de potassium KSH, sulfhydrate de calcium Ca(SH)2, sulfure de sodium Na2S, sulfure d’ammonium (NH4)2S, sulfure de potassium K2S et sulfure de calcium CaS. Le sulfhydrate préféré est le sulfhydrate d’ammonium NH4SH. L’ammonium libéré lors la réaction peut par exemple être réutilisé comme source d’azote pour la croissance de microorganismes, notamment de microorganismes exprimant ou surexprimant la sulfhydrylase. Par exemple, les microorganismes peuvent être choisis parmi le groupe constitué : des cellules de bactéries telles que Escherichia coli, Bacillus sp., ou Pseudomonas, des cellules de levures telles que Saccharomyces cerevisiae ou Pichia pastoris, des cellules de champignons tels que Aspergillus niger , Pénicillium funiculosum ou Trichoderma reesei, des cellules d’insectes telles que les cellules Sf9, ou encore des cellules de mammifères (notamment humaines) telles que les lignées cellulaires HEK 293, PER-C6 ou CHO.
Plus particulièrement, on utilisera des cellules bactériennes et encore plus préférentiellement des cellules d Έ. coli.
Composés de formule générale (II) :
Pour les composés de formule générale (II) suivante :
R2-X-C*H(NRI R7)-(CH2)n-G (II)
*, Ri, R2, R7, X et n sont tels que définis ci-dessus pour les composés de formule (I), et G représente soit (i) R6-C(0)-0-, soit (ii) (R70)(R80)-P(0)-0-, soit (iii) R90-S02-0- ; avec R6 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20, de préférence 1 à 10, atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, pouvant comprendre un ou plusieurs groupement(s) aromatique(s) et pouvant être substituée par un ou plusieurs groupement(s) choisi(s) parmi -OR10, (=0), -C(0)0Rn et -NRI2RI3 ;
Rio, Ru, R12 et R13 étant indépendamment les uns des autres choisis parmi :
H ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20, de préférence de 1 à 10, atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique ;
R7 et R8, identiques ou différents, étant un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium, de préférence un proton ou un alcalin, et plus particulièrement H+ ou Na+ ;
R9 est choisi parmi un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium, de préférence un proton ou un alcalin, et plus particulièrement un proton H+ ou Na+ ;
En particulier, G représente soit R6-C(0)-0- soit R90-S02-0- ; de préférence G est R6-C(0)-0-
En particulier, R6 est un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 10, de préférence de 1 à 5, atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée, et pouvant être substituée par un ou plusieurs groupement(s) choisi(s) parmi -OR10, (=0) et -C(0)0Rn ; Rio et Ru étant indépendamment l’un de l’autre choisis parmi :
H ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 10, de préférence 1 à 5, atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire ou ramifiée. Plus particulièrement, Rio et Ru sont H. En particulier, Ri2et R13 sont H.
Par groupement aromatique, on entend préférentiellement le groupement phényle.
Le composé de formule générale (II) est notamment un dérivé de la sérine (quand n est égal à 1) ou de l’homosérine (quand n est égal à 2), en particulier de la L-sérine ou de la L- homosérine. Il peut par exemple être choisi parmi le groupe constitué de : l’O-phospho-L-homosérine, l’O-succinyl-L-homosérine, GO-acétyl-L-homosérine, GO- acétoacétyl-L-homosérine, l’O-propio-L-homosérine, GO-coumaroyl-L-homosérine, GO- malonyl-L-homosérine, GO-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, l’O-pimélyl-L-homosérine l’O-sulfato-L-homosérine, GO-phospho-L sérine, GO-succinyl-L sérine, GO acétyl-L sérine, GO- acétoacétyl-L sérine, GO-propio-L sérine, GO-coumaroyl-L sérine, GO-malonyl-L sérine, IΌ- hydroxyméthylglutaryl-L sérine, l’O-pimélyl-L sérine et l’O-sulfato-L sérine.
Plus particulièrement, il peut être choisi parmi le groupe constitué de : l’O-phospho-L-homosérine, l’O-succinyl-L-homosérine, l’O-acétyl-L-homosérine, IΌ- acétoacétyl-L-homosérine, l’O-propio-L-homosérine, l’O-coumaroyl-L-homosérine, IΌ- malonyl-L-homosérine, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, l’O-pimélyl-L-homosérine et l’O-sulfato-L-homosérine.
Le composé de formule générale (II) peut être choisi parmi le groupe constitué de : l’O-phospho-L-homosérine, l’O-succinyl-L-homosérine, l’O-acétyl-L-homosérine, l’O-sulfato- L-homosérine et l’O-propio-L-homosérine.
Le composé de formule générale (II) peut être choisi parmi le groupe constitué de : l’O-phospho-L-homosérine, l’O-succinyl-L-homosérine, l’O-acétyl-L-homosérine.
Le composé de formule (II) tout particulièrement préféré est l’O-acétyl-L-homosérine (OAHS), composé pour lequel n est égal à 2, X est -C(=0)-, R2 est -OR3 avec R3 est H, Ri et R? sont H et G est -0-C(0)-R6avec R6 est un méthyle.
Les composés de formule (II) sont, soit disponibles dans le commerce, soit obtenus par toute technique connue de l’homme du métier.
Ils peuvent être obtenus par un procédé de fermentation à partir d’une source hydrocarbonée et d’azote, par exemple comme décrit dans la demande WO 2008/013432.
Ils peuvent être obtenus par exemple par fermentation d’une matière première renouvelable. La matière première renouvelable peut être choisie parmi le glucose, le saccharose, l’amidon, la mélasse, le glycérol, le bioéthanol, de préférence le glucose.
Les dérivés de la L-sérine peuvent également être produits à partir de l’acétylation de la L- sérine, la L-sérine, pouvant elle-même être obtenue par fermentation d’une matière première renouvelable. La matière première renouvelable peut être choisie parmi le glucose, le saccharose, l’amidon, la mélasse, le glycérol, le bioéthanol, de préférence le glucose.
Les dérivés de la L-homosérine peuvent également être produits à partir de l’acétylation de la L-homosérine, la L-homosérine, pouvant elle-même être obtenue par fermentation d’une matière première renouvelable. La matière première renouvelable peut être choisie parmi le glucose, le saccharose, l’amidon, la mélasse, le glycérol, le bioéthanol, de préférence le glucose.
Sulfhvdrylases :
La réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou de sulfure tels que définis ci-dessus ou l’H S s’effectue en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II). La sulfhydrylase associée à un composé de formule (II) est aisément identifiable car elle partage le même nom, par exemple l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase (OAHS Sulfhydrylase) est associée à l’O-acétyl-L-homosérine.
La sulfhydrylase permet notamment de catalyser la réaction entre ledit composé de formule (II) et ledit sel ou l’H2S. On entend généralement par « catalyseur » une substance accélérant une réaction et qui se retrouve inchangée à la fin de cette réaction. La sulfhydrylase, et éventuellement son cofacteur, peut(peuvent) être utilisée(és) en quantité catalytique. Par « quantité catalytique », on entend notamment une quantité suffisante pour catalyser une réaction. Plus particulièrement, un réactif utilisé en quantité catalytique est utilisé en plus petite quantité, par exemple entre environ 0,01% et 20 % en poids bornes incluses, par rapport à la quantité en poids d’un réactif utilisé en proportion stoechiométrique.
Ladite enzyme sulfhydrylase appartient préférentiellement à la classe des transférases, notamment désignée par la nomenclature EC 2.X.X.XX (ou notée EC 2). La nomenclature EC pour « Enzyme Commission numbers » est largement utilisée et peut être trouvée sur le site https://enzyme.expasy.org/. En particulier, ladite enzyme est choisie parmi les sulfhydrylases de classe EC 2.5.X.XX (ou notée EC 2.5.), soit des transférases qui transfèrent un groupement alkyle ou aryle autre qu'un groupement méthyle. Les sulfhydrylases sont notamment de classe EC 2.5.1 .XX (avec XX qui varie selon le substrat de l’enzyme).
Par exemple :
- l’O-acétylhomosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .49.
- GO-phosphosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .65.
- l’O-succinylhomosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .49.
Par exemple :
- l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .49.
- GO-phospho-L-sérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .65.
- l’O-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1.49.
Ainsi, notamment lorsque le composé de formule (II) est un dérivé de la L-homosérine ou de la L-sérine, la sulfhydrylase utilisée peut être choisie parmi l’O-phospho-L-homosérine sulfhydrylase, GO-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, GO-acétoacétyl-L-homosérine sulfhydrylase, GO-propio-L-homosérine sulfhydrylase, GO-coumaroyl-L-homosérine sulfhydrylase, GO-malonyl-L-homosérine sulfhydrylase, GO-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-pimélyl-L- homosérine sulfhydrylase, GO-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase, GO-phospho-L sérine sulfhydrylase, GO-succinyl-L sérine sulfhydrylase, GO-acétyl-L sérine sulfhyhdrylase, GO- acétoacétyl-L sérine sulfhydrylase, GO-propio-L sérine sulfhydrylase, GO-coumaroyl-L sérine sulfhydrylase, GO-malonyl-L sérine sulfhydrylase, GO hydroxyméthylglutaryl-L sérine sulfhydrylase, GO-pimélyl-L sérine sulfhydrylase et GO-sulfato-sérine sulfhydrylase.
Plus particulièrement, la sulfhydrylase utilisée peut être choisie parmi l’O-phospho-L- homosérine sulfhydrylase, l’O-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétoacétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-propio-L-homosérine sulfhydrylase, GO-coumaroyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-malonyl-L-homosérine sulfhydrylase, GO-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-pimélyl-L- homosérine sulfhydrylase, GO-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase.
En particulier, la sulfhydrylase peut être choisie parmi l’O-phospho-L-homosérine sulfhydrylase, GO-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase et l’O-propio-L-homosérine sulfhydrylase.
La sulfhydrylase peut être choisie parmi GO-phospho-L-homosérine sulfhydrylase, GO- succinyl-L-homosérine sulfhydrylase et l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase.
De manière tout particulièrement préférée, l’enzyme est l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase (OAHS Sulfhydrylase).
Ladite sulfhydrylase, et en particulier l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, peut provenir ou être dérivée des souches bactériennes suivantes : Pseudomonas sp., Chromobacterium sp., Leptospira sp. ou Hyphomonas sp..
Les sulfhydrylases peuvent fonctionner, tel que parfaitement connu de l’homme du métier, en présence d’un cofacteur tel que le pyridoxal-5’-phosphate (également appelé PLP) ou l’un de ses analogues, de préférence le pyridoxal-5’-phosphate.
Parmi les analogues du cofacteur pyridoxal phosphate, on peut citer le a5- Pyridoxalmethylphosphate, le 5'-Methylpyridoxal-P, le Pyridoxal 5'-sulfate, l’acide a5- Pyridoxalacetique ou tout autre dérivé connu (Groman et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA Vol. 69, No. 11 , pp. 3297-3300, November 1972).
Selon un mode de réalisation, un cofacteur de la sulfhydrylase peut être ajouté au mélange réactionnel. Ainsi, un cofacteur de la sulfhydrylase, par exemple le pyridoxal-5’-phosphate, peut être fourni avant l’étape c), ou peut être ajouté lors de l’étape c). Lorsque l’étape c) est effectuée en solution aqueuse, l’enzyme et éventuellement son cofacteur peuvent être préalablement dissous dans de l’eau avant d’être ajoutés à ladite solution.
Selon un autre mode de réalisation, des cellules, par exemple bactériennes ou autres, peuvent produire voire surproduire ledit cofacteur en même temps qu’elles expriment ou surexpriment l’enzyme sulfhydrylase de manière à éviter une étape de supplémentation dudit cofacteur.
Selon un mode de réalisation, la sulfhydrylase, et éventuellement son cofacteur, sont :
- soit sous forme isolée et/ou purifiée, par exemple en solution aqueuse ;
L’isolation et/ou la purification de ladite enzyme produite peut être réalisée par tout moyen connu de l’homme du métier. Il peut s’agir par exemple d’une technique choisie parmi une électrophorèse, un tamisage moléculaire, une ultracentrifugation, une précipitation différentielle, par exemple au sulfate d’ammonium, une ultrafiltration, une filtration sur membrane ou sur gel, un échange d’ions, une séparation par interactions hydrophobes, ou une chromatographie d’affinité, par exemple de type IMAC.
- soit compris dans un extrait brut, c’est-à-dire dans un extrait de cellules broyées (lysat) ; L’enzyme d’intérêt peut être surexprimée ou non dans lesdites cellules, appelées ci-après cellules hôtes. La cellule hôte peut être tout hôte approprié pour la production de l’enzyme d’intérêt à partir de l’expression du gène codant correspondant. Ce gène pourra alors se trouver soit dans le génome de l’hôte, soit porté par un vecteur d’expression.
On entend notamment par « cellule hôte » au sens de la présente invention une cellule procaryote ou eucaryote. Des cellules hôtes couramment utilisées pour l’expression de protéines recombinantes ou non incluent notamment des cellules de bactéries telles que Escherichia coli ou Bacillus sp., ou Pseudomonas, des cellules de levures telles que Saccharomyces cerevisiae ou Pichia pastoris, des cellules de champignons tels que Aspergillus niger , Pénicillium funiculosum ou Trichoderma reesei, des cellules d’insectes telles que les cellules Sf9, ou encore des cellules de mammifères (notamment humaines) telles que les lignées cellulaires HEK 293, PER-C6 ou CHO.
De préférence, l’enzyme d’intérêt et éventuellement le cofacteur sont exprimés dans la bactérie Escherichia coli. Préférentiellement, l’enzyme d’intérêt est exprimée à l’intérieur d’une souche d 'Escherichia coli comme par exemple Escherichia coli BL21 (DE3).
Le lysat cellulaire peut être obtenu selon différentes techniques connues telles que la sonication, la pression (presse de French), via l’utilisation d’agents chimiques (ex. xylène, triton) etc... Le lysat obtenu correspond à un extrait brut de cellules broyées.
- soit compris dans des cellules entières. Pour cela, les mêmes techniques que précédemment peuvent être utilisées sans effectuer l’étape de lyse cellulaire.
Selon un mode de réalisation, la quantité de biomasse exprimant l’enzyme sulfhydrylase par rapport à la masse du composé de formule (II) est comprise entre 0,1% et 10% en poids, de préférence entre 1% et 5% en poids, et/ou la quantité de cofacteur par rapport au composé de formule (II) est comprise entre 0,1% et 10% en poids, de préférence entre 0,5% et 5% en poids, bornes incluses.
Le mélange réactionnel peut également comprendre :
- éventuellement un ou plusieurs solvants choisis parmi l’eau, les tampons tels que les tampons phosphates, Tris-HCI, Tris-base, bicarbonate d’ammonium, acétate d’ammonium, HEPES (acide 4-(2-hydroxyéthyl)-1 -pipérazine éthane sulfonique), CHES (acide N-cyclohexyl- 2-aminoéthanesulfonique), ou les sels tels que le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, ou leurs mélanges ;
- éventuellement des additifs tels que des surfactants, afin notamment de favoriser la solubilité d’un ou plusieurs réactif(s) ou substrat(s).
Les différents composants qui peuvent être utilisés pour la réaction de l’étape c) ci-dessus sont aisément accessibles dans le commerce ou peuvent être préparés selon des techniques bien connues de l’homme du métier. Ces différents éléments peuvent se présenter sous forme solide, liquide ou gazeuse et peuvent très avantageusement être mis en solution ou dissous dans l’eau ou tout autre solvant pour être mis en œuvre dans le procédé de l’invention. Les enzymes utilisées peuvent également être greffées sur support (cas des enzymes supportées).
Selon un mode de réalisation préféré, ledit composé de formule (II) est l’O-acétyl-L- homosérine, l’enzyme utilisée est GO-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase et le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu est la L-homocystéine.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit composé de formule (II) est l’O-acétyl-L- homosérine, le sel est le sulfhydrate d’ammonium, l’enzyme utilisée est l’O-acétyl-L- homosérine sulfhydrylase et le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu est la L- homocystéine.
La présente invention concerne également une composition, de préférence une solution aqueuse, comprenant : un composé de formule (II) tel que défini ci-dessus ; une sulfhydrylase, de préférence une sulfhydrylase associée au composé de formule (II), telle que définie ci-dessus ; et un sel de sulfhydrate et/ou un sel de sulfure tel que défini ci-dessus ou de l’H S en excès, de préférence du NH4SH en excès.
De préférence, ladite composition comprend : de la O-acétyl-L-homosérine ; de la O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase ; et du NH4SH OU de l’H2S en excès.
Ladite composition correspond notamment au mélange réactionnel tel que défini ci-dessus. Les conditions, caractéristiques et composants supplémentaires éventuels sont les mêmes que ceux définis pour le mélange réactionnel tel que défini ci-dessus.
En particulier, la composition selon l’invention ne comprend pas d’oxygène dissous. De façon préférée, le sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou l’H2S est en excès, de préférence en excès molaire, par rapport au composé de formule (II). Le sel de sulfhydrate et/ou de sulfure ou l’H2S peut donc être en quantité sur-stœchiométrique par rapport à la quantité du composé de formule (II).
En particulier, le ratio molaire [sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure] / [composé de formule (II)] ou H2S/composé de formule (II) est compris entre 1 ,5 et 10, préférentiellement entre 2 et 8, par exemple entre 3,5 et 8, et encore plus préférentiellement entre 3,5 et 5, bornes incluses. La composition peut également comprendre un cofacteur de la sulfhydrylase tel que défini ci- dessus.
En particulier, la composition selon l’invention permet la mise en oeuvre du procédé selon l’invention.
EXEMPLES
Les exemples qui suivent permettent d’illustrer la présente invention mais ne sont en aucun cas limitatifs.
Les définitions usuelles de la conversion, de la sélectivité et du rendement sont les suivantes : Conversion = (nombre de moles de réactif à l’état initial - nombre de moles de réactif restant après la réaction) / (Nombre de moles de réactif à l’état initial)
Sélectivité = Nombre de moles de réactif converti en produit souhaité / (Nombre de moles de réactif à l’état initial - nombre de moles de réactif restant après la réaction)
Rendement = Conversion X Sélectivité EXEMPLE 1 : Procédé comparatif de synthèse de la L-homocystéine en présence d’oxygène et en présence d’une quantité stoechiométrique de NaSH par rapport à l’OAHS.
Etape 1 .
L’O-acétyl-L-homosérine a été synthétisée à partir de L-homosérine et d’anhydride acétique selon le protocole décrit dans les travaux de Sadamu Nagai, « Synthesis of O-acetyl-L- homoserine », Academie Press, (1971), vol.17, p. 423-424.
Etape 2.
Dans un réacteur thermostaté en verre de 250 ml_, sont introduits 5,25 g/L d’O-acétyl-L- homosérine provenant de l’étape 1 ), ce produit étant dissous dans 140 ml_ d’eau. La solution est portée à 37°C sous agitation mécanique. Puis une quantité stoechiométrique de NaSH dihydraté est ajoutée dans le réacteur (soit 3 g/L). Le pH du milieu réactionnel est ajusté à une valeur de 6,5 grâce à une solution d’ammoniaque (4M) puis 5 g/L d’OAHS Sulfhydrylase et 0,4 g/L de cofacteur pyridoxal phosphate sont ajoutés dans le mélange réactionnel. Le pH est maintenu à une valeur consigne de 6,5 via une solution d’ammoniaque (4M).
Les analyses par potentiométrie, HPLC et RMN montrent une disparition progressive des réactifs (OAHS et NaSH) et l’apparition progressive de plusieurs produits au cours du temps. Les composés ainsi formés sont majoritairement :
- la L-homocystéine,
- la L-homocystéine sulfure (acide 4,4’-sulfanediylbis(2-aminobutanoïque) / L- homolanthionine), et
- la L-homocystine (disulfure / acide L-4,4'-Dithiobis(2-aminobutanoïque)).
Une analyse du milieu réactionnel au temps final a permis de montrer que tout l’OAHS est consommé à la fin de la réaction, car celui-ci n’est pas détectable même sous forme de traces. Les sélectivités molaires par rapport à l’OAHS transformé obtenues (soit exprimées en % molaire des différents composés présents dans le mélange final hors eau, acide acétique et cofacteur PLP) sont les suivantes :
- 31% de L-homocystéine et
- 69% d’homocystéine sulfure (L-homolanthionine / acide 4,4’-sulfanediylbis(2- aminobutanoïque)) et d’homocystine (disulfure / acide L-4,4'-Dithiobis(2- aminobutanoïque)).
Le rendement molaire en L-homocystéine est de 31%. EXEMPLE 2 : Procédé comparatif de synthèse de la L-homocystéine en présence d’oxygène et en présence d’une quantité sur-stœchiométrique de NaSH par rapport à l’OAHS.
Etape 1 .
L’O-acétyl-L-homosérine a été synthétisée à partir de L-homosérine et d’anhydride acétique selon le protocole décrit dans les travaux de Sadamu Nagai, « Synthesis of O-acetyl-L- homoserine », Academie Press, (1971), vol.17, p. 423-424.
Etape 2.
Dans un réacteur thermostaté en verre de 250 ml_, sont introduits 5,25 g/L d’O-acétyl-L- homosérine provenant de l’étape 1 ), ce produit étant dissous dans 140 ml_ d’eau. La solution est portée à 37°C sous agitation mécanique. Puis une quantité sur-stœchiométrique de NaSH dihydraté est ajoutée dans le réacteur (X5 soit 15 g/L). Le pH du milieu réactionnel est ajusté à une valeur de 6,5 puis 5 g/L d’OAHS Sulfhydrylase et 0,4 g/L de cofacteur pyridoxal phosphate sont ajoutés dans le mélange réactionnel. Le pH est maintenu à une valeur consigne de 6,5 via une solution d’ammoniaque (4M).
Les analyses par potentiométrie, HPLC et RMN révèlent une disparition progressive de l’OAHS et l’apparition progressive de plusieurs produits au cours du temps. Le composé majoritaire formé est la L-homocystéine avec une proportion non négligeable de L- homocystine (acide L-4,4'-Dithiobis(2-aminobutanoïque)).
Dans ces essais, le sulfure d’homocystéine (L-homolanthionine) n’est pas formé, car il n’est pas détectable dans le milieu réactionnel final même à l’état de traces.
Une analyse du mélange réactionnel au temps final a permis de montrer que tout l’OAHS est consommé à la fin de la réaction, car celui-ci n’est pas détectable même sous forme de traces. Les sélectivités molaires (calculées selon l’exemple 1) par rapport à l’OAHS transformé obtenues sont les suivantes:
- 80% de L-homocystéine.
- 20% de L-homocystine (acide L-4,4'-Dithiobis(2-aminobutanoïque)).
Le rendement molaire de la réaction en L-homocystéine est alors de 80%. EXEMPLE 3 : Procédé selon l’invention de synthèse de la L-homocystéine en l’absence d’oxygène et en présence d’une quantité sur-stœchiométrique de NaSH par rapport à l’OAHS
Etape 1 .
L’O-acétyl-L-homosérine a été synthétisée à partir de L-homosérine et d’anhydride acétique selon le protocole décrit dans les travaux de Sadamu Nagai, « Synthesis of O-acetyl-L- homoserine », Academie Press, (1971), vol.17, p. 423-424.
Etape 2.
Les solutions d’OAHS, de NaSH et d’OAHS sulfhydrylase et l’eau sont préalablement dégazées séparément par barbotage diazote à la température de réaction (avant le mélange) pour supprimer la présence de l’oxygène dissous.
Le réacteur est également inerté sous diazote.
Etape 3.
Dans un réacteur thermostaté en verre de 250 mL, sont introduits 5,25 g/L d’O-acétyl-L- homosérine provenant de l’étape 1), ce produit étant dissous dans 140 mL d’eau. La solution est portée à 37°C sous agitation mécanique. Puis une quantité sur-stœchiométrique de NaSH dihydraté est ajoutée dans le réacteur (X5 soit 15 g/L). Le pH du milieu réactionnel est ajusté à une valeur de 6,5 puis 5 g/L d’OAHS Sulfhydrylase et 0,4 g/L de cofacteur pyridoxal phosphate sont ajoutés dans le mélange réactionnel. Le pH est maintenu à une valeur consigne de 6,5 via une solution d’ammoniaque (4M).
Les analyses par potentiométrie, HPLC et RMN révèlent une disparition progressive de l’OAHS et l’apparition progressive de L-homocystéine. Dans ces essais, le sulfure d’homocystéine (L-homolanthionine) et le disulfure (L-homocystine) ne sont pas formés et ne sont pas détectables dans le mélange réactionnel final.
Une analyse du mélange réactionnel au temps final a permis de montrer que tout l’OAHS est consommé à la fin de la réaction, car celui-ci n’est pas détectable même sous forme de traces. On obtient un rendement en L-homocystéine d’environ 100%.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de synthèse d’au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule générale (I) suivante
R2-X-C*H(NRiR7)-(CH2)n-SH (I) dans laquelle,
Ri et R7, identiques ou différents, sont un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ;
X est choisi parmi -C(=0)- , -CH2- ou -CN ;
R est :
(i) soit nul quand X représente -CN,
(ii) soit un atome d’hydrogène,
(iii) soit -OR3, R3 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes,
(iv) soit -NR4R5, R4 et R5, identiques ou différents, étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, aromatique ou non, de 1 à 20 atomes de carbone et pouvant comprendre un ou plusieurs hétéroatomes ; n est égal à 1 ou 2 ; et * représente un carbone asymétrique ; ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d’au moins un composé de formule générale (II) suivante : R^X-C^NR^HCH^n-G (II) dans laquelle *, Ri, R2, R7, X et n sont tels que définis pour la formule (I) et G représente soit (i) R6-C(0)-0-, soit (ii) (R70)(R80)-P(0)-0-, soit (iii) R90-S02-0- ; avec
R6 étant un atome d’hydrogène ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20 atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique, pouvant comprendre un ou plusieurs groupement(s) aromatique(s) et pouvant être substituée par un ou plusieurs groupement(s) choisi(s) parmi -OR10, (=0), -C(0)0Rn, -NRI2RI3 ;
R10, R11, R12 et RI3 étant indépendamment les uns des autres choisis parmi :
H ou une chaîne hydrocarbonée de 1 à 20 atomes de carbone, saturée ou insaturée, linéaire, ramifiée ou cyclique ;
R7 et R8, identiques ou différents, étant un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ;
R9 étant choisi parmi un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ; b) fourniture d’au moins un sel de sulfhydrate et/ou un sel de sulfure ou d’H2S ; c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et ledit au moins un sel de sulfhydrate et ou de sulfure ou l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, et de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant essentiellement en l’absence d’oxygène, de préférence en l’absence d’oxygène ; d) obtention d’au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) ; e) éventuelle séparation dudit au moins un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu à l’étape d) ; et f) éventuelle fonctionnalisation supplémentaire et/ou éventuelle déprotection du mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu à l’étape d) ou e) ; et dans lequel les étapes a) et b) sont, ou non, effectuées de manière simultanée.
2. Procédé de synthèse selon la revendication 1 , dans lequel l’étape c) se déroule dans un réacteur dans lequel le mélange réactionnel comprend moins de 0,0015% d’oxygène en poids par rapport au poids total du mélange réactionnel et/ou la phase gazeuse contenue dans le ciel gazeux du réacteur comprend moins de 21% d’oxygène en volume par rapport au volume total de ladite phase gazeuse.
3. Procédé de synthèse selon la revendication 1 , dans lequel le sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure ou l’H2S est en excès par rapport au composé de formule (II), de préférence durant l’étape c).
4. Procédé de synthèse selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ratio molaire [sel de sulfhydrate et/ou sel de sulfure] / [composé de formule (II)] ou H2S/composé de formule (II) est compris entre 1 ,5 et 10, préférentiellement entre 2 et 8, et encore plus préférentiellement entre 3,5 et 5, bornes incluses, de préférence durant l’étape c).
5. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un sel de sulfhydrate et/ou de sulfure est choisi parmi le groupe constitué des : sulfhydrate d’ammonium, sulfhydrates de métaux alcalins, sulfhydrates de métaux alcalino- terreux, sulfures de métaux alcalins et sulfures de métaux alcalino-terreux.
6. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pH du milieu réactionnel à l’étape c) est compris entre 4 et 9, par exemple entre 5 et 8, de préférence entre 6 et 7,5, et plus particulièrement entre 6,2 et 7,2, bornes incluses.
7. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le composé de formule (II) est choisi parmi le groupe constitué de : l’O-phospho-L-homosérine, GO-succinyl-L-homosérine, GO-acétyl-L-homosérine, l’O- acétoacétyl-L-homosérine, GO-propio-L-homosérine, GO-coumaroyl-L-homosérine, l’O- malonyl-L-homosérine, GO-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, GO-pimélyl-L-homosérine et l’O-sulfato-L-homosérine, de préférence l’O-acétyl-L-homosérine.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit composé de formule (II) est la O-acétyl-L-homosérine, l’enzyme utilisée est l’O-acétyl-L- homosérine sulfhydrylase et le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) est la L-homocystéine.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite sulfhydrylase est une transférase de classe E.C. 2.
10. Composition, de préférence solution, comprenant : un composé de formule (II) tel que défini à la revendication 1 ; une sulfhydrylase, de préférence une sulfhydrylase associée au composé de formule
(II) ; et du sulfhydrate d’ammonium NH4SH ou de l’H2S en excès.
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