TITRE DE L’INVENTION : PROCEDES DE PREPARATION DE MERCAPTO-ACIDES

Domaine de l'invention

[0001 ] La présente invention concerne des procédés de préparation de mercapto-acides et d’esters de mercapto-acides, ainsi que les esters de mercapto-acides en eux-mêmes.

Arrière-plan technique

[0002] La synthèse chimique de polythioesters (PTE), constitués de l’enchaînement d’acides carboxyliques ayant une fonction thiol, également nommés mecrapto-acides, a été décrite dans les années 1950. Cependant, ce n’est que très récemment qu’il a été découvert que les polythioesters formaient également une classe de biopolymères (Lütke-Eversloh et al. (2001 ) Microbiology 147:1 1-19). Il a notamment été montré que la bactérie Ralstonia eutropha pouvait synthétiser un copolymère d’acide 3-hydroxybutyrique (3HB) et d’acide 3-mercaptopropionique (poly[3HB-co-3MP]), lorsque de l’acide 3- mercaptopropionique (3MP) lui était fourni comme source de carbone.

[0003] Depuis, des copolymères de 3-mercap†obu†yra†e (3MB) et de 3HB on† également été obtenus et la biosynthèse de copolymères contenant du 3- mercaptovalérate (3MV) et d’homopolymères de 3MP, 3MB, et de 3MV a été décrite.

[0004] Toutefois, à l’heure actuelle, les applications des polythioesters (PTE) son† encore limitées. Cela peut résulter de la complexité d’obtention des PTE par la voie chimique et de la difficulté de préparer des quantités industrielles de PTE par la voie biologique, notamment car à ce jour seul l’acide 3-mercapto- propionique est disponible commercialement.

[0005] Par ailleurs, il a été démontré que des polyesters ayant des groupes thiols pendants avaient des applications intéressantes comme élastomères (Notelet ét al. (2012) Polym. Chem. 3:2956-2963) ou supports tridimensionnels de culture de cellules (Fuoco ef a/. (2016) Biomacromolecules 17:1383-1394).

[0006] Il serait donc intéressant de disposer de davantage de variétés de mercapto-acides disponibles en quantité industrielle, à la fois pour faciliter la synthèse des polythioesters (PTE) ou des polyesters à fonctions fhiols, et augmenter leur diversité.

Résumé de l'invention

[0007] La présente invention découle de la mise en évidence inattendue, par l’inventeur, qu’il était possible de préparer des mercapto-acides, en quantités industrielles, à partir de polyhydroxyalcanoates (PHA), ce qui permet en outre avantageusement de fournir une voie de recyclage de ces derniers.

[0008] Ainsi, la présente invention concerne un procédé de préparation d’au moins un mercapto-acide ou ester à partir d’au moins un polyhydroxyalcanoate de départ, comprenant une étape de réaction du polyhydroxyalcanoate de départ avec une solution alcaline de H2S et une étape de neutralisation avec un acide.

[0009] La présente invention concerne également un procédé de synthèse d’un mercapto-acide, comprenant une étape de réaction d’un acide carboxylique a b insaturé et d’une thiourée.

[0010] La présente invention concerne également l’utilisation de mercapto- acides ou esters, obtenus par la mise en oeuvre du procédé de préparation défini ci-dessus ou du procédé de synthèse défini ci-dessus, pour la préparation de polythioesters ou de polyesters à fonctions fhiols.

[0011] La présente invention concerne également un mercapto-ester de formule (II) suivante :

HS-(CH2)a-CHR,-(CH )n-COOR2 (II) dans laquelle :

- a vaut 0 ou 1 ;

- n est un entier de 0 à 5 ;

- Ri représente H ou un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone ;

- R2 représente un groupe polyhydroxyalcanoate comprenant au moins une pluralité d’une unité répétée [-0-(CH2)a-CHRi-(CH2)n-C0-].

Description de l'invention

[0012] A fifre préliminaire, on rappellera que le ferme « comprenant » signifie « incluant », « contenant » ou « englobant », c’est-à-dire que lorsqu’un objet « comprend » un élément ou plusieurs éléments, d’autres éléments que ceux mentionnés peuvent également être compris dans l’objet. A contrario, l’expression « consistant en » signifie « constitué de », c’est-à-dire que lorsqu’un objet « consiste en » un élément ou plusieurs éléments, l’objet ne peut pas comprendre d’autres éléments que ceux mentionnés.

[0013] Par ailleurs, comme on l’entend ici, lorsque une variable peut prendre une valeur de X à Y, il est entendu que les bornes de la plage de valeurs, à savoir X et Y, son† incluses dans la plage de valeurs.

Polyhydroxyalcanoate

[0014] Comme on l’entend ici, on désigne par « polyhydroxyalcanoate » (PHA) un polymère polyester d’acide carboxylique comprenant une chaîne alcane substituée par au moins une fonction hydroxyle. On désigne par « mercapto- acide » un acide carboxylique comprenant une chaîne alcane substituée par au moins une fonction thiol.

[0015] Dans un mode de réalisation, le polyhydroxyalcanoate de départ comprend au moins une pluralité d’une unité répétée de formule (I) suivante : [-0-(CH ₂ )a-CHRi-(CH ₂ )n-C0-j (I) dans laquelle :

- a vaut 0 ou 1 ;

- n est un entier de 0 à 5 ;

- Ri représente H ou un groupe alkyle ou alcényle de 1 à 20 atomes de carbone ; et le mercapto-acide ou ester est de formule (II) suivante : HS-(CH2)a-CHR,-(CH ₂ )n-COOR2 (II) dans laquelle :

R ₂ représente H, un métal alcalin, tel que Na ou K, ou un groupe polyhydroxyalcanoate de taille inférieure au polyhydroxyalcanoate de départ comprenant au moins une pluralité d’une unité répétée [-0-(CH ₂ )a-CHRi-(CH ₂ )n-C0-].

[0016] De préférence, le polyhydroxyalcanoate de départ est un homopolymère représenté par la formule (III) suivante : [-0-(CH ₂ )a-CHR,-(CH ₂ )n-C0-]m (III) dans laquelle m représente un entier de 2 à 10000, et dans lequel le mercapto-acide ou ester est de formule (II) suivante : HS-(CH ₂ )a-CHRi-(CH ₂ )n-COOR ₂ (II) dans laquelle :

R2 représente H, un métal alcalin, ou un groupe polyhydroxyalcanoate de formule [- 0-(CH2)a-CHRi-(CH ₂ )n-C0-] _P , où p est un entier inférieur à m.

[0017] Plus préférablement, m est inférieur ou égal à 4500, encore plus préférablement m es† inférieur ou égal à 900. Plus préférablement, m es† supérieur ou égal à 10, encore plus préférablement m es† supérieur ou égal à 100.

[0018] De préférence, le polyhydroxyalcanoate de départ es† sélectionné dans le groupe constitué :

- du poly(acide glycolique) (PGA) de formule [-0-CH2-CO-]m,

- du poly(acide lactique) (PLA) de formule [-0-CH(CH3)-CO-]m,

- du poly(3-hydroxypropionate) (P(3HP) de formule [-0-CH2-CH2-C0-] , également nommé polypropiolactone,

- du poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB) de formule [-0-CH(CH3)-CH2-C0-] ,

- du poly(3-hydroxyvalérate) (P(3HV) de formule [-0-CH(CH2CH3)-CH2-C0-] ,

- du poly(3-hydroxyhexanoate) (P(3HHx) de formule [-0-CH(CH2CH2CH3)-CH2-C0-] , - du poly(3-hydroxyocfoafe) (P(3HO) de formule [-0-CH((CH2)4CH3)-CH2-C0-] ,

- du poly(3-hydroxyocfadécanoafe) (P3HOD) de formule [-OCH((CH2)i4CH3)-CH2- CO-] m,

- du poly(4-hydroxybufyrafe) (P(4HB) de formule [-0-CH2-(CH2)2-C0-]m,

- du poly(5-hydroxyvalerafe) (P(5HV) de formule [-0-CH2-(CH2)3-C0-]m,

- du poly(ô-hydroxyhexanoafe) (P(6HHx) de formule [-0-CH2-(CH2)4-C0-]m, également nommé polycaprolacfone,

- ef du poly(3-hydroxy-2-méfhylpropionafe) (PMP ou PMPL) de formule [-0-CH2- CH(CH3)-CO-] _m , également appelé PolyHydroxylsoBufyrafe (PHIB) ou poly-2-Mefhyl- Propiolacfone (PMPL).

[0019] Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le polyhydroxyalcanoate de départ comprend en outre au moins une pluralité d’une unité répétée de formule (IV) suivante :

[-0-(CH2)b-CHR -(CH ₂ )q-C0-] (IV) dans laquelle :

- b vaut 0 ou 1 ;

- q est un entier de 0 à 5 ;

- R3 représente H ou un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone ; dans lequel le mercapto-acide ou ester est de formule (V) ou de formule (VI) suivante :

HS-(CH2)a-CHR,-(CH )n-COOR4 (V)

HS-(CH ₂ )b-CHR -(CH2)p-COOR4 (VI) dans lesquelles :

R4 représente H, un métal alcalin, tel que Na ou K, ou un groupe polyhydroxyalcanoafe de taille inférieure au polyhydroxyalcanoafe de départ comprenant au moins une pluralité d’une unité répétée [-0-(CH ₂ ) _a -CHRi-(CH ₂ ) _n -C0-] et une pluralité d’une unité répétée [-0-(CH ₂ )b-CHR3-(CH ₂ ) _q -C0-].

[0020] De préférence, le polyhydroxyalcanoafe de départ es† un copolymère comprenant au moins un segment de formule [-0-(CH ₂ ) _a -CHRi-(CH ₂ ) _n -C0-]j (VII) où j es† un entier de 2 à 10 000 e† au moins un segment de formule [-0- (CH ₂ )b-CHR3-(CH ₂ ) _q -CO-]k (VIII) où k es† un entier de 2 à 10 000.

[0021 ] Plus préférablement, j es† inférieur ou égal à 4500, encore plus préférablement j es† inférieur ou égal à 900. Plus préférablement, j es† supérieur ou égal à 10, encore plus préférablement j es† supérieur ou égal à 100.

[0022] Plus préférablement, k es† inférieur ou égal à 4500, encore plus préférablement k es† inférieur ou égal à 900. Plus préférablement, k es† supérieur ou égal à 10, encore plus préférablement k es† supérieur ou égal à 100.

[0023] De préférence, le polyhydroxyalcanoate de départ es† un copolymère de polymères sélectionnés dans le groupe constitué du poly(acide glycolique) (PGA), du poly(acide lactique) (PLA), du poly(3-hydroxypropiona†e) (P(3HP)), de polypropiolactone (P3HP) , du poly(3-hydroxybu†yra†e) (P(3HB)), du poly(3- hydroxyvalérate) (P(3HV)), du poly(3-hydroxyhexanoa†e) (P(3HHx)), du poly(3- hydroxyoctanoate) (P(3HO)), du poly(3-hydroxyoctadécanoate) (P3HOD)), du poly(4-hydroxybu†yra†e) (P(4HB)), du poly(5-hydroxyvalérate) (P(5HV)), e† du poly(ô-hydroxyhexanoate) (P(6HHx)), e† du poly(3-hydroxy-2- méthylpropionate) (PHIB).

[0024] De préférence, le polyhydroxyalcanoate de départ es† un déchet industriel ou de consommation. Le procédé selon l’invention es† alors un procédé de recyclage de polyhydroxyalcanoate. Solution alcaline de H2S

[0025] La solution alcaline de H2S selon l’invention peut être aisément préparée par la personne du métier sur la base des indications données dans les Exemples. Elle est préférentiellement préparée en mélangeant une solution aqueuse d’une base avec du H2S. De préférence, la base es† une base forte, notamment une base alcaline, telle que NaOH ou KOH. On préfère, selon l’invention, que le rapport molaire de H2S par rapport à la base soi† supérieur ou égal à 1, de préférence supérieur à 1. On préfère également, selon l’invention, que le rapport molaire de H2S par rapport à la base soi† inférieur à 1,2, de préférence inférieur à 1,14. De préférence, la solution alcaline es† saturée en H2S. De préférence, le pH de la solution alcaline de H2S selon l’invention es† de 6 à 8. De préférence, la teneur en K2S ou en NÜ2S de la solution alcaline de H2S es† inférieure à 1 % en poids.

Etape de réaction du polyhydroxyalcanoate avec la solution alcaline de H2S

[0026] Les conditions de l’étape de réaction avec la solution alcaline de H2S selon l’invention peuvent être aisément déterminées par la personne du métier à partir des indications données dans les Exemples.

[0027] De préférence, l’hydroxyalcanoate de départ es† ajouté à la solution alcaline de H2S, plus préférablement progressivement e† sous agitation.

[0028] De préférence, l’étape de réaction es† conduite à une température de 0°C à 140 °C, plus préférablement de 0°C à 120 °C.

[0029] De préférence, l’étape de réaction es† conduite sous une pression de 1 bord 15 bars absolus.

[0030] De préférence, l’étape de réaction es† conduite pendant une durée de 10 minutes à 6 heures, plus préférablement de 15 minutes à 2 heures.

Etape de neutralisation

[0031 ] De préférence, l’étape de neutralisation amène le pH à une valeur de 2 à 4, plus préférablement de 2 à 3.

[0032] De préférence, l’étape de neutralisation es† effectuée à l’aide d’un acide fort, tel que HCl ou H2SO4.

[0033] De préférence, l’étape de neutralisation es† suivie d’une étape de récupération du mercapto-acide, notamment sous forme de sel. Thîourée

[0034] Comme on l’entend ici une thîourée est une thiocétone (ou thione) dans laquelle l’atome de carbone est lié à deux atomes d’azote, lesquels peuvent être substitué par H ou par d’autres groupements.

[0035] De préférence, la thîourée selon l’invention est représentée par la formule (XII) suivante :

[Chem 1 ]

(XII) dans laquelle Rz, Rs, R9 et Rio représentent indépendamment H, un groupe alkyle ou alcényle de 1 à 5 atomes de carbone, ou un groupe aryle de 5 à 10 atomes de carbone.

[0036] De préférence, l’un de Rz et Rs et l’un de R9 et Rio représente H. De préférence, Rz (ou Rs) représente H, R9 (ou Rio) représente H et Rs et Rio (ou Rz et R9) son† identiques.

[0037] De préférence, la thîourée selon l’invention est sélectionnée dans le groupe constitué de la thîourée (CH4N2S), de la dibutyl-thiourée, de la diéthyl- thiourée, de la diméthyl-thiourée, la diphényl-thiourée, l’éthylène-thiourée, et leurs mélanges.

Acide carboxylique a b insaturé

[0038] Comme on l’entend ici, un acide carboxylique a b insaturé se réfère à un composé comprenant au moins une fonction acide carboxylique et une fonction alcène entre le carbone en a de la fonction acide carboxylique et un carbone en b de la fonction acide carboxylique.

[0039] L’acide carboxylique a b insaturé selon l’invention peut par exemple être issu d’une réaction de métathèse croisée entre une oléfine, de préférence une alpha oléfine, et l’acide acrylique ou un ester de l’acide acrylique, l’ester étant ensuite hydrolysé.

[0040] De préférence, l’acide carboxylique a b insaturé selon l’invention est de formule (IX) suivante :

R ₅ -HC=CR _Ô -COOH (IX) dans laquelle Rs e† R _Ô représentent indépendamment H ou un groupe alkyle de 1 à 18, de préférence 1 à 10, plus préférablement 1 à 2, atomes de carbone éventuellement substitué par au moins une fonction acide carboxylique, et dans lequel le mercapto-acide est de formule (X) et/ou de formule (XI) suivantes : R5-H2C-CR6SH-COOH (X)

R ₅ -HC(SH)-CHR ₆ -COOH (XI)

[0041 ] Dans un mode de réalisation de l’invention, l’acide carboxylique a b insaturé est un monoacide carboxylique. De préférence, l’acide carboxylique a b insaturé selon l’invention est alors sélectionné dans le groupe constitué de l’acide méthacrylique (Rs = H et RÔ = CH3), de l’acide acrylique (Rs = H et RÔ = H) et de l’acide crotonique (Rs = CH3 et R _Ô = H).

[0042] Dans un autre mode de réalisation de l’invention, l’acide carboxylique a b insaturé est un diacide carboxylique. De préférence, Rs est alors sélectionné dans le groupe constitué de -COOH, -CH2-CH2-COOH, -CH=CH-COOH. De préférence, l’acide carboxylique a b insaturé est sélectionné dans le groupe constitué de l’acide maléique, de l’acide itaconique, de l’acide fumarique, et de l’acide muconique.

[0043] L’acide maléique de formule HOOC-CH=CH-COOH est également nommé acide cis-butènedioïque.

[0044] L’acide fumarique de formule HOOC-CH=CH-COOH est également nommé acide trans-butènedioïque.

[0045] L’acide itaconique de formule HOOC-C(=CH2)-CH2-COOH est également nommé acide 2-méthylène succinique.

[0046] L’acide muconique de formule HOOC-CH=CH-CH=CH-COOH peut être l’acide (cis, cis), (cis, frans) ou (trans, frans) hexadiènedioïque.

Etape de réaction de l'acide carboxylique a b insaturé et de la thiourée

[0047] Les conditions de l’étape de réaction entre l’acide carboxylique a b insaturé et de la thiourée selon l’invention peuvent être aisément déterminées par la personne du métier à partir des indications données dans les Exemples.

[0048] De préférence, l’acide carboxylique a b insaturé est ajouté à la thiourée dans un solvant, plus préférablement progressivement et sous agitation.

[0049] De préférence, l’étape de réaction est conduite à une température de 40 à 120 °C [0050] De préférence, l’étape de réaction est conduite sous une pression de 1 à 5 Bars.

[0051 ] De préférence, l’étape de réaction est conduite pendant une durée du 1 à 10 heures.

Etape d'alcalinisation

[0052] De préférence, le procédé de synthèse selon l’invention comprend une étape d’alcalinisation par ajout d’une base et de récupération du mercapto- acide sous forme d’un sel.

[0053] De préférence, l’étape d’alcalinisation amène le pH à une valeur de 2 à 4, préférablement de 2,5 à 3.

[0054] De préférence, l’étape d’alcalinisation est effectuée à l’aide d’une base forte, telle que NaOH ou KOH.

Etape d'acidification

[0055] De préférence, le procédé de synthèse selon l’invention comprend en outre une étape d’acidification après l’étape d’alcalinisation par ajout d’un acide et de récupération du mercapto-acide sous sa forme protonée.

[0056] De préférence, l’étape d’acidification amène le pH à une valeur de 2 à 4, plus préférablement de 2 à 3.

[0057] De préférence, l’étape d’alcalinisation est effectuée à l’aide d’un acide fort, tel que HCl ou H2SO4.

Mercapto-acides

[0058] De préférence, notamment lorsqu’il est dérivé d’un polyhydroxyalcanoate selon l’invention, le mercapto-acide selon l’invention est sélectionné dans le groupe constitué de l’acide mercapto-acétique, de formule HS-CH2-COOH, de l’acide 2-mercapto-propanoïque, de formule HS- CH(CH3)-COOH, de l’acide 3-mercapto-propionique, de formule HS-CH2-CH2- COOH, de l’acide 3-mercapto-butyrique, de formule HS-CH(CH3)-CH2-COOH, de l’acide 3-mercapto-valérique, de formule HS-CH(CH2CH3)-(CH2)-COOH, de l’acide 3-mercapto-hexanoïque, de formule HS-CH(CH2CH2CH3)-(CH2)-COOH, de l’acide 3-mercapto-octanoïque, de formule HS-CH((CH2)4CH3)-(CH2)- COOH, de l’acide 3-mercapto-octadécanoïque, de formule HS-CH(Ci5H3i)- (CH2)-COOH, de l’acide 4-mercap†o-bu†yrique HS-CH2-(CH2)2-COOH, de l’acide 5-mercapto-valérique, de formule HS-CH2-(CH2)3-COOH, de l’acide 6- mercapfo-hexanoïque, de formule HS-CH ₂ -(CH ₂ ) ₄ -COOH, ef de l’acide 3- mercapfo-2-méfhylpropionique, de formule HS-CH2-CH(CH3)-COOH.

[0059] De préférence, nofammenf lorsqu’il es† dérivé d’un acide carboxylique a b insafuré selon l'invention, le mercapfo-acide selon l’invention es† sélectionné dans le groupe constitué de l’acide 2-mercapto-butanedioïque, de formule HOOC-CH(SH)-CH2-COOH, de l’acide 2-mercapto-hexa-4-ène- dioïque, de formule HOOC-CH(SH)-CH ₂ -CH=CH-COOH, de l’acide 3- mercapfo-hexa-4-ène-dioïque, de formule HOOC-CH2-CH(SH)-CH=CH-COOH, de l’acide 2,5-dimercapfo-hexane-dioïque, de formule HOOC-CH(SH)-CH2- CH2-CH(SH)-COOH, de l’acide 3,4-dimercapfo-hexane-dioïque, de formule HOOC-CH2-CH(SH)-CH(SH)-CH -COOH, ef de l’acide 2- (sulfanylméfhyl)bufanedioïque, de formule HOOC-CH2-CH(CH2SH)-COOH.

Mercapto- esters

[0060] De préférence, pour le mercapfo-esfer de formule (II) selon l’invention, l'unité [-0-(CH2)a-CHRi-(CH ₂ )n-C0-] es† répétée p fois, où p es† un entier inférieur à 4500, plus préférablement inférieur ou égal à 900. Préférablement, p es† supérieur ou égal à 10, plus préférablement p es† supérieur ou égal à 100.

Polythîoesters et polyesters à fonctions thiols

[0061] Comme on l'entend ici un polyfhioesfer (PTE) es† un polymère comprenant un enchaînement de mercapfo-acides selon l’invention.

[0062] Comme on l'entend ici un polyester à fonctions fhiols es† un composé comprenant plusieurs mercapto-acides selon l’invention liés à un polyol, c’est- à-dire un composé comprenant plusieurs fonctions hydroxyles, par l’intermédiaire de fonctions esters formées entre les fonctions hydroxyles du polyol et les fonctions acides carboxyliques des mercapto-acides. En particulier, le polyester à fonctions thiols selon l’invention peut-être un polymère constitué de l’enchaînement de mercapto-diacides et de polyols, notamment de diols, reliés par des fonctions esters.

[0063] De préférence, le polyol selon l’invention est sélectionné dans le groupe constitué d’un glycol, tel que l’éthylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le propylène glycol, le triméthylène glycol, le butylène glycol, le n-butylène glycol, le 2,3-butylène glycol, du glycérol, de l’érythritol, du xylitol, de l’arabitol, du ribitol, du sorbitol, du dulcitol, du mannitol, du volémitol, du maltitol, de l’isomaltitol, du lactitol, du triméthylolpropane, du néopentylglycol, de l’hexanediol 1 ,6, de l’hexylène glycol, du 2-méthyl-l ,3-propanedol et du pentaérythritol.

[0064] De préférence, les polyfhioesfers et polyesters à fonctions thiols selon l’invention comprennent des mercapfo-acides de formule (II), (X) ou (XI) selon l’invention, notamment sélectionnés dans le groupe constitué de l’acide mercapfo-acéfique, de l’acide 2-mercapfo-propanoïque, de l’acide 3- mercapfo-propionique, de l’acide 3-mercap†o-bu†yrique, de l’acide 3- mercapfo-valérique, de l’acide 3-mecrapfo-hexanoïque, de l’acide 3- mercapfo-ocfanoïque, de l’acide 3-mercapfo-ocfadécanoïque, de l’acide 4- mercapfo-bufyrique, de l’acide 5-mercapfo-valérique, de l’acide 6-mercapfo- hexanoïque, et de l’acide 3-mercapfo-2-méfhylpropionique ou dans le groupe constitué de l’acide 2-mercapfo-bufanedioïque, de l’acide 2-mecapfo-hexa- 4-ène-dioïque, de l’acide 3-mecapfo-hexa-4-ène-dioïque, de l’acide 2,5- dimercapfo-hexane-dioïque, de l’acide 3,4-dimercapfo-hexane-dioïque, et de l’acide 2-(sulfanylméfhyl)bufanedioïque.

[0065] L’invention concerne également un procédé de préparation d’au moins un polyfhioesfer ou polyester à fonctions thiols comprenant : la préparation d’au moins un mercapfo-acide ou ester par la mise en oeuvre du procédé de préparation défini ci-dessus ou la synthèse d’au moins un mercapfo-acide par la mise en oeuvre du procédé de synthèse défini ci-dessus ; et la préparation du polyfhioesfer ou polyester à fonctions thiols à partir du mercapfo acide ou ester.

[0066] L’invention concerne également l'utilisation d’un mercapfo-esfer de formule (II) suivante :

HS-(CH2)a-CHR,-(CH )n-COOR2 (II) dans laquelle :

- a vau† 0 ou 1 ;

- n es† un entier de 0 à 5 ;

- Ri représente H ou un groupe alkyle de 1 à 20 atomes de carbone ; - R ₂ représente un groupe polyhydroxyalcanoate comprenant au moins une pluralité d’une unité répétée [-0-(CH2)a-CHRi-(CH2)n-C0-], pour la préparation de polythioesters ou de polyesters à fonctions fhiols.

Exemples

[0067] Exemple 1 : Préparation d'acide 3-mercaptopropionique à partir de polypropiolactone (P(3HP))

[0068] 10 g de polypropiolactone (Rinnovo™ 3HP H 1000 X, NOVOMER) sont mis en contact avec une solution de soude saturée en H2S (avec un léger excès de H2S par rapport à la soude en rapport molaire). On assure un excès de soude par rapport aux fonctions esters de 2.5 mole/mole. La solution es† maintenue à 0°C à l’aide d’un bain réfrigérant. L’ajout de polypropiolactone es† effectué très progressivement, sous agitation vigoureuse, sur une durée de 20 minutes.

[0069] Après ajout, la température es† augmentée jusqu 'à 25 °C. Après 1 heure, la réaction es† terminée e† la solution es† acidifiée jusqu’à un pH de 2 par de l’acide chlorhydrique.

[0070] La phase organique es† extraite par de l 'éther éthylique, et lavée avec de l’eau. Ensuite le mercapfo-acide es† distillé sous vide (3 mmHg) à 85-86 °C. On obtient ainsi 5 g d’acide 3-mercapfopropionique, qui es† encore purifié par extraction, pour éliminer un résidu solide qui se forme.

[0071] Exemple 2 : Préparation de l'acide 3-mercapto-butyrique à partir de poly[acide (R)-3-hydroxybutyrique] (P(3HB))

[0072] 100 g de poly[acide (R)-3-hydroxybufyrique] (ref. 363502, SIGMA-

ALDIRCH) sont ajoutés progressivement à une solution aqueuse de soude saturée en H2S. On opère sous pression de 10 bars et à 120 °C. Les conditions sont maintenues pendant 4 heures, et le pH es† régulé à 6,8 -7,5.

[0073] En fin de réaction, la pression es† redescendue à la pression atmosphérique, le réacteur es† refroidi à température ambiante, et la solution obtenue es† acidifiée par une solution concentrée de HCl. Un dégagement gazeux de l’excès de H2S es† observé.

[0074] La phase organique es† extraite avec de l’éfher isopropylique et es† recrisfallisée. On obtient ainsi l’acide 3-mercap†o-bu†yrique. [0075] Exemple 3 : Préparation de l'acide 3-mercapto butyrique et de l'acide 3-mercapto-valérique à partir de poly[(acide 3-hydroxybutyrique)-co-(acide 3-hydroxyvalérique)] (PHBV)

[0076] 100 grammes de poly[(acide 3-hydroxybu†yrique)-co-(acide 3- hydroxyvalérique)] (réf. 403105, SIGMA-ALDRICH) son† placés dans une extrudeuse (Compounder bivis micro-conique HAAKE™ MiniCTW, THERMO FISHER SCIENTIFIC) spécialement modifiée qui es† préchauffée à 330 °C. En sortie d’exfrudeuse, un séparateur gaz-solide (cylindre de 10 cm de diamètre) es† connecté. En son sommet, il est raccordé avec un système de vide par venturi. En entrée d’extrudeuse, une alimentation continue de polymère, maintenue sous flux d’azote est effectuée. Pour le système de venturi, une solution aqueuse de potasse saturée de H2S est mise en circulation pour réaliser un vide partiel de l’installation. La solution de KSH est accumulée dans un réservoir, et le liquide est pompé à mi-hauteur du réservoir pour garantir une circulation. La solution est maintenue à 15°C par refroidissement externe. Quand l’installation est équilibrée, le débit de polymère dans l’extrudeuse est mis en route à raison de 100 g/h.

[0077] Environ 5 % du polymère n’est pas décomposé et est récupéré en sortie de l’extrudeuse dans le séparateur. La solution alcaline saturée est récupérée et acidifiée par de l’acide sulfurique, et la phase organique est extraite avec un solvant. Le mélange d’acides 3-mercapto butyrique et 3-mercapto- valérique est purifié par recristallisation.

[0078] Exemple 4 : Préparation d'acide 3-mercapto-2-méthylpropionique à partir de poly[acide 3-hydroxy-2-méthylpropionique] (P(3HIBA))

[0079] On prépare dans un premier temps du poly[acide 3-hydroxy-2- méthylpropionique] à partir de 5 g de 3-hydroxy-2-méthylpropionate de méthyle (réf. 270148, SIGMA ALDRICH) qui est mis en contact avec 50 microlitres de ter-butoxyde de titane (utilisé comme catalyseur de transestérification), sous flux azote. La température du mélange est progressivement augmentée de 20 à 150 °C en 15 minutes et maintenue pendant 5 heures. Après 5 heures à 150 °C, le flux d’azote est interrompu et le milieu réactionnel est placé sous vide de 1 mmHg afin de déplacer la réaction de transestérification, et on attend 4 heures de plus dans ces conditions, puis on refroidit sous flux d’azote. Le poly[acide 3-hydroxy-2-méthylpropionique] obtenu est alors isolé par dissolution dans le chloroforme e† précipitation dans le diéfhyléfher, puis séchage sous vide.

[0080] Alternativement, on prépare du poly[acide 3-hydroxy-2- méfhylpropionique] à partir de (-)-Methyl (S)-3-bromo-2-me†hylpropiona†e (réf. 324922, SIGMA ALDRICH). Le bromo-esfer es† hydrolysé en présence d’acide sulfurique e† l’acide 3-bromo-2-méthylpropionique es† récupéré, e† purifié par distillation à 86-87°C sous 1 .2 mm Hg). 5 g de l’acide sont mélangés avec 5 ml d’eau distillée dans un bain de glace, pour atteindre moins de 10 °C. Une solution saturée de bicarbonate de sodium es† ajoutée de sorte que le pH soi† compris entre 7.5 e† 7.8. Ensuite du chloroforme (50 ml) e† du (C4H9)4NBr (96 mg, 1 % molaire) sont ajoutés. Le mélange biphasique es† vigoureusement agité, pendant 16h e† à moins de 15 °C. La phase organique es† séparée, lavée 2 fois avec de l’eau distillée, e† séchée sur sulfate de sodium. Le solvant es† éliminé par évaporation sous vide. La lacfone obtenue es† purifiée par distillation à court temps de trajet à 45°C. La synthèse du poly[acide 3-hydroxy-2- méfhylpropionique] es† ensuite effectuée de la manière suivante : 2 millilitres de 2-méfhylpropiolacfone sont placés dans un tube de Schlenk, 16 ml de Tefrahydrofurane fraîchement distillés sont ajoutés ; l’acétate de potassium es† ajouté comme initiateur ainsi que de l’éther couronne (dibenzéno-18- couronne-6) comme co-ca†alyseur à hauteur de 1 % molaire du monomère (lactone). On agite pendant 24 heures pour obtenir le poly[acide 3-hydroxy-2- méthylpropioniquej. En fin de synthèse on ajoute le polymère dans du méthanol pour le précipiter, on l’isole e† on le sèche sous vide.

[0081 ] Le poly[acide 3-hydroxy-2-méthylpropionique] obtenu selon l’une des voies ci-dessus es† placé dans une enceinte chauffée e† connectée par sa phase gaz avec un système de venturi. Pour le venturi, une circulation d’une solution liquide de soude saturée en H2S es† mise en place. L’enceinte chauffée es† purgée à l’azote, puis la circulation du liquide es† mise en route de manière à obtenir un vide partiel dans l’enceinte chauffée - contrôlé par l’ajout continu d’azote. La température de l’enceinte chauffée es† amenée rapidement à 350 °C (en environ 35 minutes). Les produits de décomposition du polymère sont ainsi mis en contact avec la solution de soude saturée en H2S. [0082] Après réaction, la solution est récupérée et acidifiée avec de l’acide chlorhydrique. L’acide 3-mercapfo-2-méfhylpropionique es† ainsi récupéré e† isolé par extraction avec du chloroforme e† es† purifié par recristallisation.

[0083] Exemple 5 : Préparation de l'acide thiomalique (mercaptosuccinique) à partir d'anhydride maléique.

[0084] L’anhydride maléique e† la thiourée sont dissous dans de l’acétone e† la réaction es† faite à 50 °C pendant 3 heures. Ensuite le mélange es† refroidi, filtré e† lavé. Alternativement on peu† centrifuger le mélange, séparer e† le remettre en suspension pour le laver.

[0085] Le produit obtenu es† ensuite hydrolysé par une solution de soude à 100 °C (reflux) pendant 2 heures. Un dégagement d’ammoniac se produit e† il es† éliminé. Le produit es† alors acidifié par une solution d’acide chlorhydrique concentré (de pH 1 à 2). Les pKa de l’acide thiomalique sont de 10,94 - 4,94 - 3,30. On abaisse donc le pH en-dessous de 3 afin de récupérer la forme acide. L’acide récupéré es† séparé de la solution par évaporation.

[0086] L’acide thiomalique peu† être purifié par extraction solvant, par exemple avec le 1-butanol, l’acétonitrile, l’éthanol ou le méthanol. Le produit es† dissout à chaud dans le solvant, séparé des sels e† cristallise en refroidissant. Le solvant peu† aussi être éliminé par évaporation. Alternativement l’acide thiomalique es† purifié par recristallisation.

[0087] Exemple 6 : Préparation de l'acide 3-mercapto-butyrique à partir de poly[acide (R)-3-hydroxybutyrique] (P(3HB)) et de thiourée

[0088] 100 g de poly[acide (R)-3-hydroxybu†yrique] (ref. 363502, SIGMA-

ALDIRCH) sont ajoutés progressivement à une solution de thiourée dans un solvant (mélange éthanol (20 % mol)+Me†hanol (80 % mol). On opère sous pression de 1 bar e† à 50 °C avec reflux. Les conditions sont maintenues pendant 3 heures.

[0089] En fin de réaction, la température es† redescendue à la température ambiante, e† la solution obtenue es† filtrée. Le solide récupéré es† lavé avec le solvant. Le solide es† alors traité avec une solution de soude concentrée à reflux pendant 2 heures. Un dégagement d’ammoniac es† observé. En fin de réaction la solution es† acidifiée par une solution concentrée de HCl (pH de 1 ,5). L’excès d’eau e† d’HCI son† évaporés, e† le produit es† dissout dans un solvant à chaud avec le minimum de solvant, les sels insolubles son† filtrés et réservés, et le filtrat est refroidi à température ambiante. La phase organique est extraite avec de l’éther isopropylique et est recristallisée. On obtient ainsi l’acide 3-mercapto-butyrique.