EP4255887A1 - Procede de synthese de mercaptans fonctionnalises sous pression d'h2s - Google Patents

Procede de synthese de mercaptans fonctionnalises sous pression d'h2s

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Publication number
EP4255887A1
EP4255887A1 EP21840073.7A EP21840073A EP4255887A1 EP 4255887 A1 EP4255887 A1 EP 4255887A1 EP 21840073 A EP21840073 A EP 21840073A EP 4255887 A1 EP4255887 A1 EP 4255887A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
homoserine
formula
sulfhydrylase
compound
chosen
Prior art date
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Pending
Application number
EP21840073.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Christophe LEC
Georges Fremy
Arnaud DESSOMMES
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 EP4255887A1 publication Critical patent/EP4255887A1/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
    • 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
    • C12P13/06—Alanine; Leucine; Isoleucine; Serine; Homoserine
    • 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)

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 sulfide halides, epoxides or organic carbonates.
  • cysteine is currently produced biologically through a fermentation pathway (Maier T., 2003. Nature Biotechnology, 21: 422- 427). These biological pathways are softer and more suited to multifunctional molecules. However, these biological pathways often have low yields and/or are difficult to transpose and viable on an industrial scale. Moreover, here again, the production of the mercaptan of interest is accompanied by the corresponding sulphides and/or polysulphides such as the disulphides (cf. for example international application WO 2012/053777).
  • An object of the present invention is to provide a process for the synthesis of an improved functionalized mercaptan, in particular having an improved yield, even a yield of at least 20%, preferably of at least 60%, of more preferably at least 80%, more preferably at least 90%.
  • the present invention meets all or part of the above objectives.
  • the functionalized mercaptans of formula (I) as defined below, in particular L-homocysteine are advantageously synthesized by reaction between compounds of formula (II) and H2S, in the presence of a sulfhydrylase enzyme, under a particular range of H2S partial pressure in the reactor where said reaction takes place.
  • said H2S partial pressure is between 0.01 and 4 bars, for example between 0.01 and 3 bars, preferably between 0.1 and 3 bars, for example between 0.1 and 2.5 bars, and more preferably between 0.25 and 2 bars.
  • the present inventors have thus discovered that the transformation of the compounds of formula (II) into functionalized mercaptans of formula (I) is highly dependent on the partial pressure of H2S in the reactor.
  • the conversion and/or the yield is (are) between 80% and 100%, or even between 90% and 100%.
  • the conversion and/or the yield is (are) 100%.
  • the specific range of H 2 S partial pressure in the reactor according to the invention allows rapid reaction kinetics. For example, you can reach 100% efficiency in one hour.
  • the reaction time can thus be between 0.15 h and 10 h, for example between 0.25 h and 4 h, preferably between 0.5 h and 1 h.
  • the method according to the invention makes it possible to obtain better yields than a method using sulphide and/or sulphide salts as reagents.
  • the use of hydrogen sulfide thus makes it possible to limit or even simplify the steps of purification and management of effluents which are necessary when such salts are used.
  • the process according to the invention is therefore more respectful of the environment.
  • the present invention relates to a process for the synthesis of at least one functionalized mercaptan of general formula (I) below: R 2 -XC*H(NRiR 7 )-(CH 2 )n-SH (I) in which,
  • R1 and R7 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 which may comprise one or more heteroatoms;
  • R2 is:
  • G represents either (i) Re-C(O)-O-, or (ii) (R 7 O)(RsO)-P(O)-O-, or (iii) RgO-SO 2 -O-;
  • R10, Ru, R12 and R13 being independently of each other chosen from:
  • R 7 and Rs identical or different, being a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium
  • Rg being chosen from a proton, an alkali, an alkaline earth or an ammonium; b) supply of H 2 S; c) reaction between said at least one compound of formula (II) and H 2 S in the presence of at least one enzyme chosen from sulfhydrylases, preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II); said reaction taking place in a reactor with a partial pressure of H 2 S in the gas overhead of said reactor of between 0.01 and 4 bars, for example between 0.01 and 3 bars, preferably between 0.1 and 3 bars , for example between 0.1 and 2.5 bar, and more preferably between 0.25 and 2 bar, at the reaction temperature; 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
  • heteroatom means in particular an atom chosen from O, N, S, P and halogens.
  • inert gas means any gas having little or no reactivity in the context of the method according to the invention. Mention may be made, for example, of dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen.
  • reaction medium in particular a medium comprising at least one compound of formula (II), F S, and said at least one sulfhydrylase.
  • Said reaction medium may thus comprise: at least one compound of formula (II) as defined below, 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.
  • the reaction medium is liquid, for example in the form of an aqueous solution, in particular under the temperature and pressure conditions of step c).
  • the H2S is in gaseous form, in particular under the temperature and pressure conditions of step c).
  • part of the H2S is solubilized in the reaction medium so that the reaction of step c) takes place while the other part is found in gaseous form in the gaseous headspace of the reactor , at said partial pressure.
  • gas overhead means the space of the reactor situated above the reaction medium, preferably above the liquid reaction medium. More particularly, the term “gas overhead” means the space situated between the surface of the liquid reaction medium and the top of the reactor (ie 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 comprising H 2 S at said partial pressure.
  • the reaction medium and the H 2 S are notably introduced into the reactor in quantities such that a gaseous blanket is located above the reaction medium contained in the reactor.
  • step c) can be described as follows: c) reaction between said at least one compound of formula (II) and H 2 S in the presence of at least one enzyme chosen from sulfhydrylases , preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II); said reaction being carried out in a reactor with a partial pressure of H 2 S above the reaction medium of between 0.01 and 4 bars, for example between 0.01 and 3 bars, of preferably between 0.1 and 3 bars, for example between 0.1 and 2.5 bars, and more preferably between 0.25 and 2 bars, at the reaction temperature.
  • at least one enzyme chosen from sulfhydrylases preferably a sulfhydrylase associated with said compound of formula (II)
  • said reaction being carried out in a reactor with a partial pressure of H 2 S above the reaction medium of between 0.01 and 4 bars, for example between 0.01 and 3 bars, of preferably between 0.1 and 3 bars, for example between 0.1 and 2.5 bars, and more preferably between 0.25 and 2 bars, at
  • said H2S partial pressure corresponds to the total pressure of the gaseous phase present in the gaseous headspace (i.e. only the H2S is present in the gaseous headspace of the reactor).
  • said H2S partial pressure can be kept constant throughout step c). This can be obtained by continuous introduction of F S into the reactor or by occasional regular or irregular additions of F S to the reactor, during step c). Indeed, the H2S being consumed during the reaction, it is thus possible to compensate for the decrease in the partial pressure of H2S.
  • said H2S partial pressure can be reached before or during step c), then the introduction of F S into the reactor is stopped.
  • the H2S partial pressure therefore decreases during step c), preferably until the reaction stops.
  • the H 2 S partial pressure can be controlled throughout step c), in particular by any known technique, for example using a manometer.
  • the H 2 S can be added so that a state of equilibrium between the liquid phase (reaction medium) and the gaseous phase (comprising the H 2 S at said partial pressure) is reached in the reactor.
  • the total pressure of the gaseous phase in the gaseous headspace corresponds approximately to atmospheric pressure (approximately 1.01325 bar). It is also possible to choose to work at underpressure or at overpressure with respect to atmospheric pressure depending on the desired operating conditions.
  • a vacuum is created in the reactor and then the H2S is introduced at the partial pressure according to the invention.
  • a vacuum is drawn down to - 1 bar and then an F S pressure of 0.25 bar is applied.
  • the following steps are carried out: the top of the reactor is swept with the aid of an inert gas, such as N2; then a partial vacuum is carried out; then the H2S is introduced at partial pressure according to the invention.
  • an inert gas such as N2
  • a vacuum is created at -0.25 bar then 0.25 bar of F S is added.
  • a mixture of inert gas, such as N2, and H2S at the partial pressure according to the invention.
  • a mixture of 0.25 bar of F S and 0.75 bar of N2 can be introduced.
  • an inert gas into the reactor (scavenging of the gaseous headspace), such as N2, then to add the F S at the partial pressure according to the invention.
  • an inert gas for example, one can apply a pressure of 1 bar of N2 then add 0.25 bar of F S.
  • 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.
  • the reactor used for step c) can be of any type. It is preferably chosen from piston type reactors or continuous reactors, preferably agitated and/or with recirculation of the gaseous phase and/or with recirculation of the liquid phase. Preferably, said reactor allows recirculation (or recycling) of the gaseous phase present in the gaseous overhead.
  • Steps a) and b) can be simultaneous or performed in any order.
  • Said reaction medium can be prepared by adding said compound of formula (II), said sulfhydrylase and optionally its cofactor in any order. It is preferable to introduce the F S afterwards. This makes it possible in particular to more easily manage the H2S pressure introduced into the reactor.
  • the compound of formula (II) and/or the sulfhydrylase is (are) in the form of a solution, more preferably in the form of an aqueous solution.
  • the H 2 S can be introduced into the reactor by any known method and in particular by bubbling into the reaction medium, preferably by bubbling into the reaction medium from the bottom of the reactor.
  • 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 F S is introduced pure (without being mixed with another gas).
  • the H2S can also be introduced through the top of the reactor and for example then equilibrate with the reaction medium, the reaction medium preferably being under stirring.
  • the F S is in excess, preferably in molar excess, relative to the compound of formula (II), preferably during step c) and more preferably throughout the duration of step vs).
  • the H2S can therefore be in an over-stoichiometric quantity relative to the quantity of the compound of formula (II), preferably during step c) and more preferably throughout the duration of step c).
  • the H2S/compound of formula (II) molar ratio is between 1.1 and 20, preferably between 1.1 and 10, preferably between 2 and 8, for example between 3.5 and 8, and even more preferably between 3.5 and 5, 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.
  • the pH of the reaction medium 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, in particular when the reaction medium 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.
  • the pH can in particular be adjusted by adding a base, preferably throughout the reaction of step c). 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.
  • the base can be chosen from sulphide salts and/or sulphide salts, sodium hydroxide, potassium hydroxide or ammonia.
  • the preferred base is ammonium sulphhydrate (NH 4 SH).
  • the sulphide and/or sulphide salt can be chosen from the group consisting of: ammonium sulphide, alkali metal sulphides, alkaline earth metal sulphides, alkali metal sulphides and alkaline earth metal sulphides.
  • alkali metals lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium, preferably sodium and potassium.
  • alkaline earth metals means beryllium, magnesium, calcium, strontium and barium, preferably calcium.
  • the sulphide salt and/or sulphide salt can be chosen from the group consisting of: ammonium sulphide NH4SH, sodium sulphide NaSH, potassium sulphide KSH, calcium sulphide Ca(SH)2, sodium sulfide Na2S, ammonium sulfide (NFL ⁇ S, potassium sulfide K2S and calcium sulfide CaS.
  • the preferred sulfide is ammonium sulfide NH4SH.
  • 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. concentrated bases so as to limit the dilution of the reaction medium during the addition of the base.
  • Step c) can be carried out in batch, semi-continuously or continuously.
  • Step c) carried out essentially in the absence of oxygen:
  • Oxygen is understood to mean in particular dioxygen O2.
  • step c) is carried out essentially in the absence of oxygen, or even in the absence of oxygen.
  • step c) is carried out essentially in the absence of oxygen (or even in the absence of oxygen O2), this makes it possible, if necessary, to limit (or even avoid) the co-production of sulphides and/ or polysulphides, in particular disulphides, unwanted by-products (cf. application FR2007577).
  • the term “essentially in the absence of oxygen” means that there may remain a quantity of oxygen in the reaction medium 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” means that the reaction medium contains less than 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the weight total of the reaction medium and/or that the gaseous phase (contained in the gaseous headspace) contains less than 21% oxygen (preferably strictly less than 21%) by volume relative to the total volume of said gaseous phase.
  • the reaction medium may contain between 0 and 0.0015% oxygen (preferably strictly less than 0.0015%) by weight relative to the total weight of the reaction medium and/or the gaseous phase (contained in the gas overhead) may contain 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 medium and/or in the gaseous phase (contained in the gaseous headspace) is such that the quantity of sulphides and/or polysulphides produced is less than or equal to 5% by weight relative to the weight total 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.
  • 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 total weight of the reaction mixture.
  • the O2/H2S mixture can present a risk of explosion, which obviously implies a risk for the safety of the operators.
  • step c) when step c) is also carried out essentially in the absence of oxygen (or even in the absence of oxygen), this makes it possible, if necessary, to produce L-homocysteine while limiting (or even avoiding) the co-production of L-homocystine and/or L-homocysteine sulfide (also called 4,4'-sulfanediylbis(2-aminobutanoic acid) / L-homolanthiine), unwanted by-products.
  • L-homocystine and/or L-homocysteine sulfide also called 4,4'-sulfanediylbis(2-aminobutanoic acid) / L-homolanthiine
  • L-homocysteine sulfide has the following formula:
  • L-homocystine has the following formula:
  • step c) In order to perform 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 medium, 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 medium.
  • each of the solutions comprising the compound of formula (II), the sulfhydrylase and optionally the solvent is degassed.
  • the reactor can also be inerted with an inert gas such as dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen.
  • an inert gas such as dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen.
  • the substantial absence, or even the total absence, of oxygen is obtained in the following way: the reactor is inert with an inert gas such as dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen; and each of the solutions comprising the compound of formula (II), the sulfhydrylase and optionally the solvent is degassed.
  • an inert gas such as dinitrogen, argon or methane, preferably dinitrogen
  • Industrial degassing methods are well known and the following can be cited, for example: pressure reduction (vacuum degassing), thermal regulation (increasing the temperature for an aqueous solvent and lowering the temperature for an organic solvent ), membrane degassing, degassing by alternating freeze-pump-thaw cycles, degassing by bubbling an inert gas (for example argon, dinitrogen or methane).
  • pressure reduction vacuum degassing
  • thermal regulation increasing the temperature for an aqueous solvent and lowering the temperature for an organic solvent
  • membrane degassing degassing by alternating freeze-pump-thaw cycles
  • degassing by bubbling an inert gas for example argon, dinitrogen or methane
  • step c) the oxygen is present neither in dissolved form in a liquid (in particular in the reaction medium), nor in gaseous form (in particular in said gas phase) .
  • the separation step e) can be carried out using 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.
  • the 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.
  • X-R2 represents a carboxylic function
  • the latter can be esterified, reduced to aldehyde, reduced to alcohol then esterified, amidated, 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 several mercaptan derivatives with different functionalities, said chemical reactions being well-known reactions.
  • 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;
  • R2 is:
  • 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,
  • mercaptans are said to be functionalized because in addition to the —SH chemical function, they also comprise at least one —NRI R 7 function of the amine type.
  • n is equal to 2.
  • R 2 is -OR3 with R3 as defined above.
  • R3 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.
  • R3 is H.
  • Ri and R 7 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 7 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 most particularly L-homocysteine of the following formula:
  • n is equal to 2
  • R2 is -OR3 with R3 being H and Ri and R7 being H.
  • the functionalized mercaptan of formula (I) obtained according to the process of the invention can be enantiomerically pure.
  • the functionalized mercaptans of formula (I) are chiral compounds. In the present description, when the enantiomeric form is not specified, the compound is understood whatever its enantiomeric form.
  • the reaction medium 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 medium 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).
  • sulphide in particular means the sulphide corresponding to the compound of formula (I) which is itself of the following formula (III):
  • polysulphide means in particular the polysulphide corresponding to the compound of formula (I) which is itself of the following formula (IV):
  • n is equal to 2 (which corresponds to a disulphide).
  • the reaction medium 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 above and a compound of formula (V) GH with G as defined below i.e.
  • reaction medium it is possible to maintain the pH of the reaction medium 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.
  • R10, Ru, R12 and R13 being independently of each other chosen from:
  • R 7 and Rs 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 + ;
  • Rg 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 Re-C(O)-O- or R9O-SO2-O-; preferably G is R 6 -C(O)-O-,
  • Rw and Rn are H.
  • Ri2 and R 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 of homoserine (when n is equal to 2), in particular of L-serine or of L-homoserine. It can for example be chosen from the group consisting of: O-phospho-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-acetoacetyl-L- homoserine, O-propio-L-homoserine, O-coumaroyl-L-homoserine, O-malonyl-L-homoserine, O-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine, O-pimelyl-L- homoserine O-sulfato-L-homoserine, O-phospho-L serine, O-succinyl-L serine, O acetyl-L serine,
  • O-phospho-L-homoserine O-succinyl-L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O- acetoacetyl-L-homoserine, O-propio-L-homoserine, O-coumaroyl-L-homoserine, O-malonyl-L-homoserine, O-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine, O- pimelyl-L-homoserine and 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
  • 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, L-serine itself being able to 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 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.
  • the reaction between said at least one compound of formula (II) and H2S 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 H2S (enzymatic reaction).
  • catalyst generally means a substance which accelerates 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 catalytic quantity is used in a smaller quantity, for example between about 0.01% and 20% by weight, relative to the quantity by weight of a reactant used in 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 varying according to the substrate of the enzyme).
  • O-acetylhomoserine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.49.
  • O-phosphoserine sulfhydrylase is type EC 2.5.1.65.
  • O-succinylhomoserine sulfhydrylase is EC type 2.5.1.49.
  • O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.49.
  • O-phospho-L-serine sulfhydrylase is of type EC 2.5.1.65.
  • the O-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase is of the EC 2.5.1.49 type.
  • 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, O-coumaroyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-malonyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine sulf
  • 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, O-coumaroyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-malonyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-hydroxymethylglutaryl-L-homoserine sulfhydrylase , O-pimelyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-sulfato-L-homoserine sulfhydrylase.
  • the sulfhydrylase can be chosen from O-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, O-succinyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase, O-sulfato -L-homoserine sulfhydrylase and O-propio-L-homoserine sulfhydrylase.
  • the sulfhydrylase can be chosen from O-phospho-L-homoserine sulfhydrylase, O-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 medium.
  • a sulfhydrylase cofactor for example pyridoxal-5'-phosphate
  • a sulfhydrylase cofactor for example pyridoxal-5'-phosphate
  • 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 either in isolated and/or purified form, for example in aqueous solution;
  • 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. either included in a crude extract, i.e. in an extract of crushed cells (lysate);
  • 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. is included in whole cells. For this, the same techniques as above can be used without performing the cell lysis step.
  • 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, 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.
  • the reaction medium may also comprise: optionally one or more solvents chosen from water, buffers such as phosphate buffers, Tris-HCl, Tris-base, ammonium bicarbonate, ammonium acetate, HEPES (acid 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine ethanesulfonic), CHES (N-cyclohexyl-2-aminoethanesulfonic acid), or salts such as sodium chloride, potassium chloride, or their media; optionally additives such as surfactants, in particular to promote the solubility of one or more reagent(s) or substrate(s).
  • buffers such as phosphate buffers, Tris-HCl, Tris-base, ammonium bicarbonate, ammonium acetate, HEPES (acid 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine ethanesulfonic), CHES (N-cyclohexyl-2-aminoethanesulfonic acid), or salts such
  • 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 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 solubilized FkS, preferably in excess.
  • said composition comprises: O-acetyl-L-homoserine; O-acetyl-L-homoserine sulfhydrylase; and the solubilized F S, preferably in excess.
  • composition corresponds in particular to the reaction medium as defined above.
  • the composition according to the invention does not comprise dissolved oxygen.
  • the F S is in excess, preferably in molar excess, relative to the compound of formula (II).
  • the F S can therefore be in an over-stoichiometric quantity with respect to the quantity of the compound of formula (II).
  • the F S / compound of formula (II) molar ratio is between 1.1 and 20, preferably between 1.1 and 10, preferably between 2 and 8, for example between 3.5 and 8, and even more preferably between 3.5 and 5.
  • 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.
  • Figure 1 represents the yield (%) of the enzymatic synthesis reaction of L-homocysteine after 1 hour of reaction as a function of the partial pressure of H 2 S (bars).
  • 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.
  • reaction medium is then degassed by bubbling with nitrogen for about ten minutes.
  • the yield of the reaction is measured after 1 hour of reaction via an approach for quantification of the mercaptan formed by argentimetric potentiometry titration (results also confirmed by NMR and HPLC analyses).
  • 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 reactor is placed under vacuum in order to eliminate all the gases present in the top of the reactor and thus finely control the pressure of added hydrogen sulphide. Then an H 2 S pressure of 0.25 bar is applied. The start of the reaction is confirmed by an acidification gradual release of the reaction medium (due to the gradual release of the acetic acid co-product) and the pH of the solution is maintained at about 6.5 via the gradual addition of ammonia (4M).

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de synthèse d'un mercaptan fonctionnalisé, comprenant la réaction entre un composé de formule R2-X-C*H(NR1R7)-(CH2)n-G (II) et l'H2S en présence d'au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylase; ladite réaction s'effectuant dans un réacteur avec une pression partielle en H2S dans le ciel gazeux dudit réacteur comprise entre 0,01 et 4 bars, de préférence entre 0,1 et 3 bars, par exemple entre 0,1 et 2,5 bars, et plus préférentiellement entre 0,25 et 2 bars, à la température de réaction.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE SYNTHESE DE MERCAPTANS FONCTIONNALISES SOUS PRESSION D’H2S
[0001] La présente invention concerne un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés, ainsi qu’une composition permettant notamment la mise en œuvre de ce procédé.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] Ces méthodes classiques de synthèse nécessitent donc des conditions opératoires trop dures pour des composés tels que les mercaptans fonctionnalisés et conduisent à la coproduction de sulfures et/ou de polysulfures en quantité non négligeable et difficilement valorisables.
[0006] 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. Toutefois, ces voies biologiques présentent souvent des rendements faibles et/ou sont difficilement transposables et viables à l’échelle industrielle. De plus, là encore, la production du mercaptan d’intérêt s’accompagne des sulfures et/ou des polysulfures correspondants tels que les disulfures (cf. par exemple la demande internationale WO 2012/053777).
[0007] Ainsi, il existe un besoin pour un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés amélioré, en particulier par voie biologique.
[0008] En particulier, il existe un besoin pour un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés qui permette d’obtenir un rendement satisfaisant, voire un rendement d’au moins 20%, de préférence d’au moins 60%, de préférence encore d’au moins 80%, plus préférentiellement d’au moins 90%.
[0009] Il existe également un besoin pour un procédé de synthèse de mercaptans fonctionnalisés viable à l’échelle industrielle, avec des conditions opératoires douces.
[0010] Un objectif de la présente invention est de fournir un procédé de synthèse d’un mercaptan fonctionnalisé amélioré, en particulier ayant un rendement amélioré, voire un rendement d’au moins 20%, de préférence d’au moins 60%, de préférence encore d’au moins 80%, plus préférentiellement d’au moins 90%.
[0011] Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé industriel avec des conditions opératoires douces et adaptées à la synthèse d’un mercaptan plurifonctionnel. [0012] Un autre objectif de la présente invention est de fournir un procédé évitant l’utilisation de sel de sulfhydrate et/ou de sel de sulfure en tant que réactif, ainsi plus respectueux de l’environnement.
[0013] La présente invention répond en tout ou partie aux objectifs ci-dessus.
[0014] Selon la présente invention, les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) tels que définis ci-dessous, en particulier la L-homocystéine, sont avantageusement synthétisés par réaction entre des composés de formule (II) et l’H2S, en présence d’une enzyme sulfhydrylase, sous une gamme particulière de pression partielle en H2S dans le réacteur où se déroule ladite réaction. En particulier, ladite pression partielle en H2S est comprise entre 0,01 et 4 bars, par exemple entre 0,01 et 3 bars, de préférence entre 0,1 et 3 bars, par exemple entre 0,1 et 2,5 bars, et plus préférentiellement entre 0,25 et 2 bars.
[0015] Les présents inventeurs ont ainsi découvert que la transformation des composés de formule (II) en mercaptans fonctionnalisés de formule (I) est fortement dépendante de la pression partielle en H2S dans le réacteur. De façon surprenante, les présents inventeurs ont découvert que dans une gamme spécifique de pression partielle en H2S dans le réacteur, on obtient une conversion et/ou un rendement d’au moins 20%, de préférence d’au moins 60%, de préférence encore d’au moins 80%, plus préférentiellement d’au moins 90%. Par exemple, la conversion et/ou le rendement est(sont) compris entre 80% et 100%, voire entre 90% et 100%. En particulier, la conversion et/ou le rendement est(sont) de 100%.
[0016] En effet, contrairement à ce qui était attendu, l’augmentation de la pression partielle en H2S dans le réacteur au-delà d’une certaine limite ne permet pas d’augmenter la conversion et/ou le rendement de la réaction mais limite voire inhibe celle-ci. On pouvait s’attendre à ce que plus la pression partielle en H2S augmente dans le réacteur, plus la quantité d’F S augmente dans le milieu réactionnel (notamment sous forme solubilisée dans un milieu réactionnel liquide), favorisant ainsi la réaction. Or, une pression partielle en H2S trop forte est en réalité nuisible pour la réaction.
[0017] De plus, la gamme spécifique de pression partielle en H2S dans le réacteur selon l’invention permet une cinétique de réaction rapide. Par exemple, on peut atteindre 100% de rendement en une heure. Le temps de réaction peut ainsi être compris entre 0,15h et 10h, par exemple entre 0,25h et 4h, de préférence entre 0,5h et 1 h.
[0018] On observe également que le procédé selon l’invention permet d’obtenir de meilleurs rendements qu’un procédé utilisant des sels de sulfhydrate et/ou de sulfure comme réactifs. L’utilisation de l’hydrogène sulfuré permet ainsi de limiter, voire de simplifier les étapes de purification et de gestion des effluents qui sont nécessaires lorsque l’on utilise de tels sels. Le procédé selon l’invention est donc plus respectueux de l’environnement.
[0019] Ainsi, la présente invention concerne un 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(=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 ; ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d’au moins un composé de formule générale (II) suivante :
R2-X-C*H(NRiR7)-(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) Re-C(O)-O-, soit (ii) (R7O)(RsO)-P(O)-O-, soit (iii) RgO-SO2-O- ; 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(O)ORn, -NRi2Ri3 ;
R10, Ru, R12 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 Rs, identiques ou différents, étant un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ;
Rg étant choisi parmi un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ; b) fourniture d’H2S ; c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant dans un réacteur avec une pression partielle en H2S dans le ciel gazeux dudit réacteur comprise entre 0,01 et 4 bars, par exemple entre 0,01 et 3 bars, de préférence entre 0,1 et 3 bars, par exemple entre 0,1 et 2,5 bars, et plus préférentiellement entre 0,25 et 2 bars, à la température de réaction ; 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.
[0020] L’expression « compris entre X et X » inclut les bornes mentionnées, sauf mention contraire. [0021] On entend par chaîne hydrocarbonée insaturée, une chaîne hydrocarbonée comprenant au moins une double ou une triple liaison entre deux atomes de carbone.
[0022] On entend notamment par hétéroatome, un atome choisi parmi O, N, S, P et les halogènes.
[0023] On entend notamment par gaz inerte, tout gaz ayant peu ou pas de réactivité dans le contexte du procédé selon l’invention. On peut par exemple citer le diazote, l’argon ou le méthane, de préférence le diazote.
[0024] Par milieu (ou mélange) réactionnel, on entend notamment un milieu comprenant au moins un composé de formule (II), de l’F S, et ladite au moins une sulfhydrylase.
[0025] Ledit milieu réactionnel peut ainsi comprendre : au moins un composé de formule (II) tel que défini ci-dessous, 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.
[0026] De préférence, le milieu réactionnel est liquide, par exemple sous forme de solution aqueuse, notamment aux conditions de température et de pression de l’étape c).
[0027] L’H2S est sous forme gazeuse, notamment aux conditions de température et de pression de l’étape c). En particulier, il est entendu qu’une partie de l’H2S est solubilisée dans le milieu 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, à ladite pression partielle.
[0028] On entend notamment « par ciel gazeux » l’espace du réacteur situé au-dessus du milieu réactionnel, de préférence au-dessus du milieu réactionnel liquide. Plus particulièrement, on entend par « ciel gazeux » l’espace situé entre la surface du milieu 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 comprenant l’H2S à ladite pression partielle. [0029] Le milieu réactionnel et l’H2S sont notamment introduits dans le réacteur en quantités telles qu'un ciel gazeux se situe au-dessus du milieu réactionnel contenu dans le réacteur.
[0030] De façon alternative, l’étape c) peut être décrite comme suit : c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant dans un réacteur avec une pression partielle en H2S au-dessus du milieu réactionnel comprise entre 0,01 et 4 bars, par exemple entre 0,01 et 3 bars, de préférence entre 0,1 et 3 bars, par exemple entre 0,1 et 2,5 bars, et plus préférentiellement entre 0,25 et 2 bars, à la température de réaction.
[0031] Selon un mode de réalisation, ladite pression partielle en H2S correspond à la pression totale de la phase gazeuse présente dans le ciel gazeux (i.e. seul l’H2S est présent dans le ciel gazeux du réacteur).
[0032] Selon un mode de réalisation, ladite pression partielle en H2S peut être maintenue constante pendant toute la durée de l’étape c). Ceci peut être obtenu par introduction continue d’F S dans le réacteur ou par ajouts ponctuels réguliers ou non d’F S dans le réacteur, pendant l’étape c). En effet, l’H2S étant consommé au cours de la réaction, on peut ainsi compenser la diminution de la pression partielle en H2S.
[0033] Selon un autre mode de réalisation, ladite pression partielle en H2S peut être atteinte avant ou pendant l’étape c), puis l’introduction d’F S dans le réacteur est stoppée. La pression partielle en H2S diminue donc au cours de l’étape c), de préférence jusqu’à l’arrêt de la réaction.
[0034] La pression partielle en H2S peut être contrôlée tout au long de l’étape c), notamment par toute technique connue, par exemple à l’aide d’un manomètre. L’H2S peut être ajouté de façon à ce qu’un état d’équilibre entre la phase liquide (milieu réactionnel) et la phase gazeuse (comprenant l’H2S à ladite pression partielle) soit atteint dans le réacteur.
[0035] De façon préférée, la pression totale de la phase gazeuse dans le ciel gazeux (par exemple la pression d’H2S lorsque ce dernier est le seul gaz ou la pression totale du mélange d’F S et d’un gaz inerte) correspond environ à la pression atmosphérique (environ 1 ,01325 bar). On peut également choisir de travailler en sous-pression ou en sur-pression par rapport à la pression atmosphérique selon les conditions opératoires voulues.
[0036] On peut par exemple citer les méthodes suivantes.
[0037] Selon un mode réalisation, on effectue le vide dans le réacteur puis on introduit l’H2S à la pression partielle selon l’invention. Par exemple, on effectue un tirage sous vide jusqu’à - 1 bar puis on applique une pression d’F S de 0,25 bar.
[0038] Selon un autre mode de réalisation, on effectue les étapes suivantes : on balaie à l’aide d’un gaz inerte, tel que N2, le ciel du réacteur ; puis on effectue un vide partiel ; puis on introduit l’H2S à la pression partielle selon l’invention.
Par exemple, après balayage du ciel du réacteur avec N2, on fait le vide à -0,25 bar puis on ajoute 0,25 bar d’F S. [0039] Selon un autre mode de réalisation, il est possible d’introduire dans le réacteur un mélange de gaz inerte, tel que N2, et d’H2S à la pression partielle selon l’invention. Par exemple, on peut introduire un mélange de 0,25 bar d’F S et de 0,75 bar de N2.
[0040] Selon un autre mode de réalisation, il est possible d’introduire dans le réacteur un gaz inerte (balayage du ciel gazeux), tel que N2, puis d’ajouter l’F S à la pression partielle selon l’invention. Par exemple, on peut appliquer une pression de 1 bar de N2 puis ajouter 0,25 bar d’F S.
[0041] 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 entre 25°C et 40°C.
[0042] Le réacteur utilisé pour l’étape c) peut être de tout type. Il est de préférence choisi parmi les réacteurs de type piston ou les réacteurs continus, de préférence agités et/ou à recirculation de la phase gazeuse et/ou à recirculation de la phase liquide. De préférence, ledit réacteur permet une recirculation (ou recyclage) de la phase gazeuse présente dans le ciel gazeux.
[0043] Les étapes a) et b) peuvent être simultanées ou effectuées dans n’importe quel ordre. [0044] On peut préparer ledit milieu réactionnel en ajoutant ledit composé de formule (II), ladite sulfhydrylase et éventuellement son cofacteur dans n’importe quel ordre. Il est préférable d’introduire l’F S ensuite. Cela permet notamment de gérer plus facilement la pression en H2S introduite dans le réacteur.
[0045] De préférence, le composé de formule (II) et/ou la sulfhydrylase est(sont) sous forme de solution, plus préférentiellement sous forme de solution aqueuse.
[0046] L’H2S peut être introduit par toute méthode connue dans le réacteur et notamment par bullage dans le milieu réactionnel, de préférence par bullage dans le milieu réactionnel depuis le fond du réacteur. 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. Préférentiellement, l’F S est introduit pur (sans être mélangé à un autre gaz). L’H2S peut également être introduit par le ciel du réacteur et par exemple s’équilibrer ensuite avec le milieu réactionnel, le milieu réactionnel étant de préférence sous agitation.
[0047] De façon préférée, l’F 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). 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). [0048] En particulier, le ratio molaire H2S / composé de formule (II) est compris entre 1 ,1 et 20, de préférence entre 1 ,1 et 10, préférentiellement entre 2 et 8, par exemple entre 3,5 et 8, et encore plus préférentiellement entre 3,5 et 5, 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).
[0049] 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.
[0050] Le pH du milieu 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, en particulier lorsque le milieu réactionnel est une solution aqueuse.
[0051] 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. Le pH peut notamment être ajusté par ajout d’une base, de préférence tout au long de la réaction de l’étape c). 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.
[0052] La base peut être choisie parmi les sels de sulfhydrates et/ou les sels de sulfures, la soude, la potasse ou l’ammoniaque. La base préférée est le sulfhydrate d’ammonium (NH4SH).
[0053] Le 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.
[0054] On entend par métaux alcalins, le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et le césium, de préférence le sodium et le potassium.
[0055] On entend par métaux alcalino-terreux, le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium et le baryum, de préférence le calcium.
[0056] En particulier, le 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 (NFL^S, sulfure de potassium K2S et sulfure de calcium CaS. Le sulfhydrate préféré est le sulfhydrate d’ammonium NH4SH.
[0057] 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. On utilisera notamment des bases concentrées de manière à limiter la dilution du milieu réactionnel lors de l’ajout de la base.
[0058] L’étape c) peut être menée en batch, en semi-continu ou en continu.
Etape c) effectuée essentiellement en l’absence d’oxygène :
[0059] On entend notamment par oxygène, le dioxygène O2.
[0060] De préférence, l’étape c) est réalisée essentiellement en l’absence d’oxygène, voir en l’absence d’oxygène. Lorsque l’on effectue l’étape c) essentiellement en l’absence d’oxygène (voire en l’absence d’oxygène O2), cela permet si besoin de limiter (voire d’éviter) la co-production de sulfures et/ou polysulfures, notamment de disulfures, sous-produits non désirés (cf. la demande FR2007577).
[0061] Plus particulièrement, on entend par « essentiellement en l’absence d’oxygène » qu’il peut rester une quantité d’oxygène dans le milieu 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.
[0062] Par exemple, on entend par « essentiellement en l’absence d’oxygène » que le milieu réactionnel contient moins de 0,0015% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 0,0015%) en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel et/ou que la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) contient moins de 21 % d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 21 %) en volume par rapport au volume total de ladite phase gazeuse.
[0063] Ainsi, le milieu réactionnel peut contenir entre 0 et 0,0015% d’oxygène (de préférence strictement inférieur à 0,0015%) en poids par rapport au poids total du milieu réactionnel et/ou la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) peut contenir 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 milieu 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.
[0064] Par exemple, l’étape c) peut être effectuée dans un réacteur fermé (i.e. sans apport d’oxygène de l’air).
[0065] De façon tout à fait préférée, la phase gazeuse (contenue dans le ciel gazeux) ne comprend pas d’oxygène. 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 O2/H2S peut présenter un risque d’explosivité, ce qui implique à l’évidence un risque pour la sécurité des opérateurs.
[0066] Plus particulièrement, lorsque l’étape c) est également effectuée essentiellement en l’absence d’oxygène (voire en l’absence d’oxygène), cela permet si besoin 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), sous-produits non désirés.
La L-homocystéine sulfure est de formule suivante :
La L-homocystine est de formule suivante :
[0067] Afin d’effectuer l’étape c) essentiellement en l’absence d’oxygène, voire en l’absence d’oxygène, des méthodes classiques peuvent être utilisées.
[0068] Selon un mode de réalisation, préalablement à l’étape c), on enlève l’oxygène du milieu réactionnel, par exemple par dégazage.
[0069] 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 milieu réactionnel. Par exemple, on dégaze chacune des solutions comprenant le composé de formule (II), la sulfhydrylase et éventuellement le solvant.
[0070] On peut également enlever l’oxygène de la phase gazeuse du ciel du réacteur, de préférence par dégazage.
[0071] On peut aussi inerter le réacteur avec un gaz inerte tel que le diazote, l’argon ou le méthane, de préférence le diazote.
[0072] On peut également combiner différentes techniques entre elles.
[0073] De préférence, l’absence substantielle, voire l’absence totale, 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), la sulfhydrylase et éventuellement le solvant. [0074] 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).
[0075] 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 milieu réactionnel), ni sous forme gazeuse (en particulier dans ladite phase gazeuse).
[0076] 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.
[0077] L’homocystéine peut notamment être récupérée sous forme solide.
[0078] 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.
[0079] 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 estérifiée, 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).
[0080] 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.
[0081] Le procédé selon l’invention vise à obtenir des mercaptans fonctionnalisés 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(=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.
[0082] Ces mercaptans sont dits fonctionnalisés car en plus de la fonction chimique -SH, ils comprennent également au moins une fonction -NRI R7 de type amine.
[0083] De préférence, n est égal à 2.
[0084] De préférence, X est -C(=O)-.
[0085] 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.
[0086] 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 R7 sont H.
[0087] En particulier, X est -C(=O)- et R2 est -OR3 avec R3 tel que défini ci-dessus. [0088] Les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) peuvent être choisis parmi le groupe constitué de l’homocystéine, de la cystéine et de leurs dérivés.
[0089] En particulier, les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) sont la L-homocystéine et la L-cystéine.
[0090] Un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) préféré est l’homocystéine, et tout particulièrement la L-homocystéine de formule suivante :
Pour la L-homocystéine, n est égal 2, X est -C(=O)-, R2 est -OR3 avec R3 est H et Ri et R7 sont H.
[0091] Il a été observé que la configuration des atomes de carbone asymétriques est conservée tout au long de la réaction de l’étape c). Ainsi, le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu selon le procédé de l’invention peut être énantiomériquement pur.
[0092] Les mercaptans fonctionnalisés de formule (I) sont des composés chiraux. Dans la présente description, lorsque la forme énantiomérique n’est pas précisée, le composé est compris quel que soit sa forme énantiomérique.
[0093] Selon un mode de réalisation, le milieu 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 milieu 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).
[0094] 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 (III) avec *, Ri, R2, R7, X et n tels que définis ci-dessus.
[0095] On entend notamment par polysulfure, le polysulfure correspondant au composé de formule (I) qui est lui de formule (IV) suivante :
R2-X-C*H(NRiR7)-(CH2)n-(S)m-(CH2)n-(NRiR7)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.
[0096] De préférence, m est égal à 2 (ce qui correspond à un disulfure).
[0097] En particulier, le milieu 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. [0098] De préférence, suite à la réaction du composé de formule (II) avec l’H2S lors de l’étape c), on obtient un mercaptan fonctionnalisé de formule (I) tel que défini ci-dessus et un composé de formule (V) GH avec G tel que défini ci-dessous, soit, un composé de type : (i’) Re-C(O)- OH, (ii’) (R7O)(RsO)-P(O)-OH, ou (iii’) R9O-SO2-OH ; avec Re, R7, Rs et Rg 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 milieu réactionnel au cours de l’étape c). Aussi, il est possible de maintenir le pH du milieu 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.
Composés de formule générale (II) :
[0099] Pour les composés de formule générale (II) suivante : R2-X-C*H(NRiR7)-(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) Re-C(O)-O-, soit (ii) (R7O)(RsO)-P(O)-O-, soit (iii) R9O-SO2-O- ; avec Re 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, (=O), -C(O)ORn et -NR12R13 ;
R10, 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 Rs, 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+ ;
Rg 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+.
[00100] En particulier, G représente soit Re-C(O)-O- soit R9O-SO2-O- ; de préférence G est R6-C(O)-O-,
[00101] En particulier, Re 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, (=O) et - C(O)ORii ; Rw et Rn 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. [00102] Plus particulièrement, Rw et Rn sont H. En particulier, Ri2 et R sont H.
[00103] Par groupement aromatique, on entend préférentiellement le groupement phényle.
[00104] 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, l’O-acétyl-L-homosérine, l’O- acétoacétyl-L-homosérine, l’O-propio-L-homosérine, l’O-coumaroyl-L-homosérine, l’O- malonyl-L-homosérine, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, l’O-pimélyl-L-homosérine l’O-sulfato-L-homosérine, l’O-phospho-L sérine, l’O-succinyl-L sérine, l’O acétyl-L sérine, l’O- acétoacétyl-L sérine, l’O-propio-L sérine, l’O-coumaroyl-L sérine, l’O-malonyl-L sérine, l’O- hydroxyméthylglutaryl-L sérine, l’O-pimélyl-L sérine et l’O-sulfato-L sérine.
[00105] 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, l’O- acétoacétyl-L-homosérine, l’O-propio-L-homosérine, l’O-coumaroyl-L-homosérine, l’O- malonyl-L-homosérine, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, l’O-pimélyl-L-homosérine et l’O-sulfato-L-homosérine.
[00106] 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.
[00107] 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.
[00108] 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(=O)-, R2 est -OR3 avec R3 est H, Ri et R7 sont H et G est -O-C(O)-Re avec R6 est un méthyle.
[00109] Les composés de formule (II) sont, soit disponibles dans le commerce, soit obtenus par toute technique connue de l’homme du métier.
[00110] 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.
[00111] 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.
[00112] 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. [00113] 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.
[00114] La réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et l’H2S 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.
[00115] La sulfhydrylase permet notamment de catalyser la réaction entre ledit composé de formule (II) et l’H2S (réaction enzymatique). 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, par rapport à la quantité en poids d’un réactif utilisé en proportion stoechiométrique.
[00116] 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.
[00117] Les sulfhydrylases sont notamment de classe EC 2.5.1. XX (avec XX qui varie selon le substrat de l’enzyme).
[00118] Par exemple : l’O-acétylhomosérine sulfhydrylase est de type EC 2.5.1 .49. l’O-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.
- l’O-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. [00119] 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, l’O-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétoacétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-propio-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-coumaroyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-malonyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-pimélyl-L- homosérine sulfhydrylase, l’O-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-phospho-L sérine sulfhydrylase, l’O-succinyl-L sérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L sérine sulfhyhdrylase, l’O- acétoacétyl-L sérine sulfhydrylase, l’O-propio-L sérine sulfhydrylase, l’O-coumaroyl-L sérine sulfhydrylase, l’O-malonyl-L sérine sulfhydrylase, l’O hydroxyméthylglutaryl-L sérine sulfhydrylase, l’O-pimélyl-L sérine sulfhydrylase et l’O-sulfato-sérine sulfhydrylase.
[00120] 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, l’O-coumaroyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-malonyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-pimélyl-L- homosérine sulfhydrylase, l’O-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase.
[00121] En particulier, la sulfhydrylase peut être choisie parmi l’O-phospho-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-sulfato-L-homosérine sulfhydrylase et l’O-propio-L-homosérine sulfhydrylase.
[00122] La sulfhydrylase peut être choisie parmi l’O-phospho-L-homosérine sulfhydrylase, l’O-succinyl-L-homosérine sulfhydrylase et l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase.
[00123] De manière tout particulièrement préférée, l’enzyme est l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase (OAHS Sulfhydrylase).
[00124] 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..
[00125] 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.
[00126] 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). [00127] Selon un mode de réalisation, un cofacteur de la sulfhydrylase peut être ajouté au milieu 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.
[00128] 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.
[00129] 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.
[00130] 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.
[00131] Le milieu 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 milieus ; éventuellement des additifs tels que des surfactants, afin notamment de favoriser la solubilité d’un ou plusieurs réactif(s) ou substrat(s).
[00132] 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).
[00133] Selon un mode de réalisation préféré, ledit composé de formule (II) est l’O-acétyl-L- homosérine, l’enzyme utilisée est l’O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase et le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) obtenu est la L-homocystéine.
[00134] 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 de I’FkS solubilisé, de préférence en excès.
[00135] De préférence, ladite composition comprend : de la O-acétyl-L-homosérine ; de la O-acétyl-L-homosérine sulfhydrylase ; et l’F S solubilisé, de préférence en excès.
[00136] Ladite composition correspond notamment au milieu réactionnel tel que défini ci- dessus.
[00137] Les conditions, caractéristiques et composants supplémentaires éventuels sont les mêmes que ceux définis pour le milieu réactionnel tel que défini ci-dessus.
[00138] En particulier, la composition selon l’invention ne comprend pas d’oxygène dissous. De façon préférée, l’F S est en excès, de préférence en excès molaire, par rapport au composé de formule (II). L’F S peut donc être en quantité sur-stœchiométrique par rapport à la quantité du composé de formule (II).
[00139] En particulier, le ratio molaire F S/composé de formule (II) est compris entre 1 ,1 et 20, de préférence entre 1 ,1 et 10, préférentiellement entre 2 et 8, par exemple entre 3,5 et 8, et encore plus préférentiellement entre 3,5 et 5.
[00140] La composition peut également comprendre un cofacteur de la sulfhydrylase tel que défini ci-dessus.
[00141] En particulier, la composition selon l’invention permet la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
[00142] Description des Figures
[00143] Figure 1 : La Figure 1 représente le rendement (%) de la réaction de synthèse enzymatique de la L-homocystéine après 1 heure de réaction en fonction de la pression partielle en H2S (bars).
[00144] Les exemples qui suivent permettent d’illustrer la présente invention mais ne sont en aucun cas limitatifs. EXEMPLES
[00146] 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 Préparation enzymatique de L-homocystéine à partir d’O-acétyl-L- homosérine sous pression partielle d’H2S
Etape 1 : Préparation de l’O-acétyl-L-homosérine (OAHS)
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 : Préparation du milieu réactionnel
Dans un réacteur thermostaté en inox de 500 mL, sont introduits 10 g/L d’O-acétyl-L- homosérine provenant de l’étape 1 ), ce produit étant dissous dans 250 mL d’eau. La solution est portée à 37°C sous agitation mécanique.
5 g/L d’OAHS Sulfhydrylase et 0,4 g/L de cofacteur pyridoxal phosphate sont ajoutés dans le milieu réactionnel de manière à atteindre un volume total de 300 mL. Le pH est maintenu à une valeur consigne de 6,5 via une solution d’ammoniaque (4M).
Le milieu réactionnel est ensuite dégazé par un bullage à l’azote pendant une dizaine de minutes.
Le réacteur est placé sous vide afin d’éliminer tous les gaz présents dans le ciel du réacteur et ainsi maîtriser finement la pression en hydrogène sulfuré ajouté. Puis une certaine pression en H2S est appliquée (PH2S = Ptotale). Le lancement de la réaction est confirmé par une acidification progressive du milieu réactionnel (due à la libération progressive du coproduit acide acétique) et le pH de la solution est maintenu à environ 6,5 via l’ajout progressif d’ammoniaque (4M). Analyse.
Le rendement de la réaction est mesuré après 1 heure de réaction via une approche de quantification du mercaptan formé par titration de potentiométrie argentimétrique (résultats également confirmés par des analyses RMN et HPLC).
Résultats.
Le rendement en L-homocystéine après une heure de réaction a été déterminé pour plusieurs essais avec différentes pressions partielles en H2S dans le ciel gazeux du réacteur utilisé.
Les résultats montrent qu’il y a trois phases (cf. Figure 1 ) : une augmentation du rendement entre 0 et 0,25 bar de pression partielle en H2S. une phase de plateau, avec un rendement compris entre 90% et 100%, entre 0,25 et 2 bars de pression partielle en H2S. une diminution de ce rendement pour des pressions partielles en H2S supérieures à 2 bar jusqu’à 4 bars. Préparation enzymatique de L-homocystéine à partir d’O-acétyl-L- homosérine sous pression partielle d’H2S et dans un milieu réactionnel non dégazé
Etape 1 : Préparation de l’O-acétyl-L-homosérine (OAHS)
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 : Préparation du milieu réactionnel
Dans un réacteur thermostaté en inox de 500 mL, sont introduits 10 g/L d’O-acétyl-L- homosérine provenant de l’étape 1 ), ce produit étant dissous dans 250 mL d’eau. La solution est portée à 37°C sous agitation mécanique.
5 g/L d’OAHS Sulfhydrylase et 0,4 g/L de cofacteur pyridoxal phosphate sont ajoutés dans le milieu réactionnel de manière à atteindre un volume total de 300 mL. Le pH est maintenu à une valeur consigne de 6,5 via une solution d’ammoniaque (4M).
Le réacteur est placé sous vide afin d’éliminer tous les gaz présents dans le ciel du réacteur et ainsi maîtriser finement la pression en hydrogène sulfuré ajouté. Puis une pression en H2S de 0,25 bar est appliquée. Le lancement de la réaction est confirmé par une acidification progressive du milieu réactionnel (due à la libération progressive du coproduit acide acétique) et le pH de la solution est maintenu à environ 6,5 via l’ajout progressif d’ammoniaque (4M).
Analyse. Le rendement de la réaction est mesuré après 1 heure de réaction via une approche de quantification du mercaptan formé par titration de potentiométrie argentimétrique (résultats également confirmés par des analyses RMN et HPLC).
Résultats : Rendement L-Homocystéine à Tfinal = 88,4%.

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(=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 ; ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d’au moins un composé de formule générale (II) suivante : R2-X-C*H(NRiR7)-(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) Re-C(O)-O-, soit (ii) (R7O)(RsO)-P(O)-O-, soit (iii) RgO-SO2-O- ; avec
Re 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, (=O), -C(O)ORn, -NRi2Ri3 ;
R10, Ru, R12 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 Rs, identiques ou différents, étant un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ; Rg étant choisi parmi un proton, un alcalin, un alcalinoterreux ou un ammonium ; b) fourniture d’H2S ; c) réaction entre ledit au moins un composé de formule (II) et l’H2S en présence d’au moins une enzyme choisie parmi les sulfhydrylases, de préférence une sulfhydrylase associée audit composé de formule (II) ; ladite réaction s’effectuant dans un réacteur avec une pression partielle en H2S dans le ciel gazeux dudit réacteur comprise entre 0,01 et 4 bars, par exemple entre 0,01 et 3 bars, de préférence entre 0,1 et 3 bars, par exemple entre 0,1 et 2,5 bars, à la température de réaction
5 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 la pression partielle en H2S dans le ciel gazeux dudit réacteur est comprise entre 0,25 et 2 bars.
3. Procédé de synthèse selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’H2S est en excès par rapport au composé de formule (II).
4. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape c) est réalisée en solution aqueuse.
5. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pression partielle en H2S correspond à la pression totale dans ledit ciel gazeux.
6. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pression partielle en H2S est maintenue constante pendant toute la durée de l’étape c).
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, l’O-succinyl-L-homosérine, l’O-acétyl-L-homosérine, l’O- acétoacétyl-L-homosérine, l’O-propio-L-homosérine, l’O-coumaroyl-L-homosérine, l’O- malonyl-L-homosérine, l’O-hydroxyméthylglutaryl-L-homosérine, l’O-pimélyl-L-homosérine et l’O-sulfato-L-homosérine, de préférence l’O-acétyl-L-homosérine.
8. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mercaptan fonctionnalisé de formule (I) est la L-homocystéine.
9. Procédé de synthèse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit composé de formule (II) est l’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.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape c) est réalisée essentiellement en l’absence d’oxygène, de préférence en l’absence d’oxygène.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la température au cours de l’étape c) est comprise entre 10°C et 60°C, de préférence entre 20°C et 40°C, et plus particulièrement entre 25°C et 40°C.
12. Composition comprenant :
- un composé de formule (II) tel que défini à la revendication 1 ;
- une sulfhydrylase ; et
- de l’H2S solubilisé.
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