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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A L'ALLETHRINE ET INSECTICIDES APPARENTESo
La présente invention se rapporte à la synthèse d'insecticides analogues à ceux que l'on trouve dans les fleurs du pyrèthre, ou chrysanthemum cinerarifolimm. Elle se rapporte plus particulièrement à des perfectionnements relatifs à la production de ces Insecticides, comprenant la mise en réaction de l'anhydride de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique avec une 3méthy1-w-cyclopentén-4-ol-l-one substituée de manière à former un ester doue de propriétés insecticides. Elle se rapporte également à l'anhydride de 1' acide chrysanthemum-mono-carboxylique considéré comme composenouveau, et à son procédé de fabrication.
Deux des constituants actifs des fleurs de pyrèthre sont des esters de l'acide chrysanthemum-monocarboxytliqe et des 3-méthyl-2-cyclopent0n-4ol-l-ones substituées, La synthèse de ces esters a été réalisée pour la première fois dans les laboratoires de l'United States Department of Agriculture. L'équation schématique suivante illustre la formation d'un ester type de cette classe.
Pour des raisons de commodité., dans la description de la présente invention, on se réfère plus particulièrement à l'ester dans lequel la chaîne latérale du noyau cyclopentène est un groupe allyle: cet ester est connu sous le nom d'alléthrine.
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Acide chrysanthemum- 2-allyl-3-mthyl0-2-oyclopenténmonocarboxylique 4-ol-l-one
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alléthrine Ordinairement., la préparation dé l'alléthrine comporte d'abord la synthèse séparée de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique et de la 2- ' allyl-3-méthyl-2-cyclopentén-4-ol-l-one.
L'application à ces matières premières des procédés ordinaires en vue de la formation d'un ester à partir d'un alcool et d'un acide comportant des températures élevées et de longues pério- des de réaction aboutirait à la détérloration de a molécyule de cyclopentans et àde mauvais rendements en alléthrine. Le procédé suggére par La Forge et autres (J. Org. Chem., vol. 12 (1947). p. 199-202; J.Ghem. Soc. (1950). p. 3552-63) comporte la réaction de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique avec le chlorure de thionyle pour produire le chlorure d'acide correspondant. Le chlorure d'acide réagit à son tour avec la cyclopentènolone en présence de pyridine pour former l'alléthrine. L'équation suivante représente cette série de réactions.
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Ac chrysanthemum- Chlorure d'acide chrymonoearboxylique + SOC1Z . ) sa.nthemum-monocarboxylique + S02+HCl Chlorure d'acide chrysanthe- 2-allyl-3-méthylmum monocarboxylique + 2-cyclopentèn-4-ol- + C6H5N ##<#- 1-one alléthrine + C5H5N.HCL.
On rencontre dans la préparation de l'alléthrine par ce procédé un certain nombre de difficultés qui s'ajoutent à celles que comportent la nature corrosive du chlorure de thionyle et les propriétés nocives de l'anhydride sulfureux et de l'acide chlorhydrique qui se dégagent. C'est ainsi que dans la fabrication du chlorure d'acide., les portions non-saturées de l' acide et du chlorure d'acide sont exposées aux composés actifs tels que l' anhydride sulfureux et l'acide chlorhydrique, et il est certain qu'une petits quantité de ces impuretés s'ajoutera aux molécules, sur les liaisons éthylé- niques non-saturées.
Le chlorure d'acide étant sensible à la chaleur et difficile à purifier par les procédés ordinaires. il est difficile., sinon impossible, d'éviter que des impuretés ne soient transportées au stade ester et contaminent l'alléthrine elle-même. Les composés sulfurés et chlorés ainsi introduits dans l'alléthrine sont de structure inconuue et la "Federal Food and Drug Administration répugne nettement à tolérer plus que des traces de ces impuretés dans une matière destinée à être utilisée comme insecticide.
Une difficulté plus fondamentale encore dans le procédé au chlorure d'acide provient de la, nature de la cyclopentènolone utilisée dans la fabrication industrielle de l'alléthrine. On pense que la cyclopentènolone est polluée d'un co-produit alcoolique. Ces co-produits alcooliques n'ont été encore ni isolés ni identifiés; le traitement par le chlorure d'acide les estérifié avec formation d'esters très difficiles à éliminer de l'alléthrine.
Leur activité insecticide ou autre activité biologique parait d'autre part n'être qu'une faible fraction de celle attribuée à l'alléthrine pure. Sans qu'on se considère par lié par une théorie quelconque, on peut expliquer la présence d'au moins un de ces co-produits alcooliques de la manière suivante.
La synthèse de la cyclopentènolone se fait en passant par la formation
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de la 3-hydroxy-8-nonène-2.5-dione. La cyclisation de ce composé conduit à la
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formation de la 2-allyl-3 msthyl->cyclopentèn-h-ol-1-one, désirée probablement en passant par un intermédiaire comme le montre le schéma suivant.
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2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4-ol-1-one
Une faible portion de l'intermédiaire est probablement déshydratée par une réaction antagoniste, comme suito
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2-allyl-3-méthyl-4-cyclopentèn-3-oIl-one Il peut ainsi se former un alcool tertiaire isomère de la cyclo-
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pentènolone ; désirée.
Le mélange est pratiquement impossible à séparer par distillation fractionnée ou autre procédé pratique.Si l'on fait réagir la
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cyclopentènolone donnant l'alléthrine avec le chlorure de l'acide chrysanthemum-monocarboxyl.que pour former de l'alléthràne, comme on 1'a dit, tout alcool tertiaire quelconque existant é titre d'impureté réagit également de la manière suivante:
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+ chlorure d'acide chrysanthemum-mo-
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nocarboxyl.que + pyridine
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+ chlorhydrate de pyridine ester
Un tel ester est un isomère de l'alléthrine et est extrêmement difficile à enlever. Il ne possède pas nécessairement la même activité biologique que l'alléthrine ou même une activité biologique du même ordre.
La présence d'une autre impureté peut être expliquée par la
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difficulté à séparer complètement de la 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4-o1-l- one désirée la 3-hydroxy-8-nonen-2.5-dione dont la première provient par cyclisation. Il est donc presque certain qu'une certaine quantité de l'hy-
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droxydiosbcce de départ figure sous forme d'impureté dans l'alcool cyclique destiné à l'estérification de l'alléthrine. Comme il est montré dans l'exemple suivant A, cette impureté hydroxydicétonique réagit à un degré très limite., dans la réaction d'estérification. avec l'anhydride d'acide chrysan-
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themum. monocarboxylique.
Cette impureté apparemment se déshydrate notablement au cours de la réaction en 308-nonadîène-2 5-dîone, que l'on enlève aisément de l'alléthrine par distillation.
Exemple A.
On fait bouillir au reflux un mélange de 33 g. d'anhydride d' acide chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de 97% (O,1 mol), 23 g. de
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3-hydroxy-8-nonène-2.5-dîone d'une pureté de 66.2% (0,09 mol) et 100 g. d' éther dibutylique, à la température de 156 C.-159 G. pendant dix heures.
On lave ce mélange réactionnel, dont l'analyse révèle qu'il contient 0.88% d'anhydride, successivement au moyen de 250 et de 100 cc. d'une solution aqueuse à (2% d'hydroxyde de sodium, soit respectivement 0,125 et 0,05 équivalent, La seconde liqueur de lavage est basique, ce qui indique que la totalité de l'acide libre a été enlevée. L'huile lavée, dont le poids est de 88 g., est débarrassée de la matière volatile à une température du ballon de 100 C. sous une pression absolue de mercure réduite à 3 mm. Il reste 18 g. de résidu dont l'indice de réfraction est (n) 30 = 1,5110 et le
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poids spécifique (20/20 G .) de 1,043.
On constate qu'il contient 9% de chrysanthemum-monocarboxylate de 2a5-dioxe-8-nonènL3-Yle, par analyse par le procédé à l'éthylène diamine, 2,3% d'acide chrysanthemummonocarboxylique et 3,7 pour cent d'anhydride chrysanthemum-mono-carboxylique. Suivant ces résultats, le rendement en ester est de 5.6 % en poids de 1' hydroxydicétone.
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Toutefois, quand 15alléthrine est préparée par le procédé au chlorure d'acide, cette impureté hydroxydicétonique de la cyclopentènolone n'est pas déshydratée en une matière facile à séparer, mais elle est elle-même estérifiée avec un rendement élevé en ester correspondant
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chrysanthemum monocarboxylique.
Comme le montre l'exemple B qui suit, cette impureté hydroxydicétonique est convertible en ester par le procé-
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dé antérieur au chlorure d'acide avec des rendements pouvant atteindre 62%.
En raison du point d'ébullition élevé de cet ester, il est difficile de la séparer de l'alléthrine. Cette impureté présente dans l'alléthrine prépa- rée par le procédé au chlorure d'acide est nuisible en raison de sa faible activité biologique, bien que, malheureusement, les méthodes courantes de dosage de l'alléthrine la dosent comme alléthrine.
Exemple B.
A un mélange de 141 g. de 3-hydroxy-8-nonène-2.5-dione d'une pureté de 66.2% (0,55 mol). 47 g. de pyridine sèche (0,6 mol) et 250 g. d'éther dibutylique sec, on ajoute une solution de 95 g. de chlorure d'aci- de chrysanthemum-monocarboxylique récemment distillé dans 95 g. d'éther dibutylique sec. On ajoute goutte à goutte le chlorure d'acide, dont la pureté est de 98.5% (0,5 mol), en l'espace de trente minutes.
On maintient le mélange réactionnel à une température de 20 à 25 C. au cours de l'ad- dition et pendant encore une heure. pour terminer la réaction. Le chlor- hydrate de pyridine formé, dont le poids est de 75 g. et qui est humecté d'é- ther dibutylique, est séparé par filtration et le filtrat est lavé successi- vement au moyen de 250 ce. d'eau.. 250 ce. d'acide chlorhydrique aqueux à 1%, deux portions de 250 ce. d'hydroxyde de sodium aqueux à 2%. et 250 cc. d'eau.
On débarrasse alors l'huile lavée de la matière volatile par chauffage à une température du ballon de 70 C., sous une pression réduite à 5 mm. de mercure absolue.On obtient ainsi 168 g. d'un résidu d'indice de réfraction (n) 30 de 1,4800, et dont l'analyse par le procédé à l'éthylène diamine ré- D vele qu'il contient 59,1% de chrysanthemum-monocarboxylate de 2.5-doxo-8- nonén-3-yle, 7,4% d'acide chrysanthemum-monocarboxylique et 3.6% d'anhydride d'acide chrysanthemum-monocarboxylique. Conformément aux résultats ci-dessus., le rendement en ester est de 62% relativement au chlorure d'acide.
La fraction ester obtenue par distillation du résidu dans un ap- pareil à distillation moléculaire du type pellicule tombante possède les propriétés suivantes : point d'ébullition sous une pression absolue de 0,02 mm. de mercure. 78 c, d'indice de réfraction (n) 30 de 1.4802, teneur en ester (par le procédé à l'éthylène diamine) de 78,5%, teneur en acide chrysan- themum-monocarboxylique de 1,5%, et en anhydride d'acide chrysanthemum-mono- carboxylique de 4.9%.
La présente invention est fondée sur la découverte que l'on peut obtenir par réaction de la 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4-ol-1-one avec 1' anhydride chrysanthemum-monocarboxylique de l'alléthrine d'une pureté et d'une activité biologique supérieures à celles que fournissaient les procédés an- térieurs. La réaction peut être représentée par l'équation suivante:
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anhydride chrysanthemum- mono carboxylique
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CH2 1 1 co + euun - U 1 C - CH2CH = CH2 CH) 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentènO1-1-one
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L'acide chrysanthemum monocarboxylique mis en liberté dans la réaction peut être séparé et recueilli avec un bon rendement en vue de sa reconversion en anhydride, dans un procédé cyclique.
La réaction peut être facilement effectuée par simple chauffage de l'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique avec la cyclopentènolone en solution dans un solvant convenable. Conformément aux principes bien établis, la durée nécessaire à la réaction pour qu'elle soit voisine de son terme dépend de la température. D'une manière générale, la température de réaction ne doit pas dépasser 2000 C. pour éviter une décomposition. Aux températures inférieures à 100 C., la réaction tend à se faire trop lentement pour que le procédé ait une valeur pratique. On donne la préférence à une température de 150 à 175 C.
On peut utiliser à titre de milieu propre à la conduite de la réaction toute matière susceptible de dissoudre les réactifs et qui soit en même temps inerte à leur égard, ainsi qu'à celui de l'alléthrine produite aux températures adoptées. On peut effectuer la réaction au reflux en choisissant un solvant dont la température d'ébullition soit de l'ordre de la température réactionnelle. A titre d'exemples représentatifs de composés pouvant être utilisés à titre de solvants,on peut citer l'éther diisopropylique, le benzène, le toluène, le xylène, l'éther dibutylique, l'éther butyl-éthylique, l'éther dihexylique. On donne la préférence à l'éther dibutylique.
Il faut généralement pour la réaction une période de chauffage d'environ 3 à 6 heures. Au bout de ce temps.. on étend le mélange réactionnel au moyen d'une quantité supplémentaire de solvant pour diminuer la saponification de l'alléthrine au cours du lavage du produit au moyen d'une base. La solution est lavée au moyen d'une base pour en enlever l'acide chrysanthemum-monocarboxylique, puis à l'eau pour enlever la base. On épuise alors les liqueurs de lavage à l'aide d'une nouvelle quantité de solvant pour réduire les pertes mécaniques d'alléthrine. On mélange alors l'huile lavée et les extraits et on débarrasse le mélange des produits à faible point d'ébullition par les procédés courants, par exemple par utilisation de pressions réduites, de températures élevées, l'insufflation d'un gaz inerte, etc.
On obtient l'alléthrine sous forme de résidu.
Un des avantages importants de la présente invention est que l' alcool tertiaire isomère et l'hydroxydicétone., susceptibles de contaminer la cyclopenténolone ne réagissent pas avec l'anhydride pour former des esters. L'alcooL tertiaire isomère ne réagissant pas avec l'anhydride, il est facile de l'enlever de l'alléthrine par distillation sous forme d'une fraction de point d'ébullition inférieur. L'hydroxydicétone est déshydratée par l'anhydride en un produit qui est également facile à séparer de l'alléthrine par distillation.
Les présentes recherches ont révélé un autre avantage important, à savoir que l'alléthrine préparée par la réaction au moyen du chlorure d' acide contient effectivement à titre d'impureté de l'acide chrysanthemummonocarboxylique.
Cette impureté se forme par réaction du chlorure d'acide avec une certaine quantité d'acide libre présent sous forme d'impureté,en même temps que le chlorure d'acide entre en réaction avec la cyclopentènolone, pour former 1' alléthrine. Attendu que l'acide libre est extrêmement difficile à séparer du chlorure d'acide et qu'en raison des traces d'eau ce dernier est hydrolysé en-acide, il est probable qu'il existera toujours une certaine quantité d'acide dans-le chlorure d'acide.
La formation de l'anhydride est représentée par l'équation suivante :
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Chlorure d'acide Acide chrysanclirysanthemum- + themum-monocar- + pyridine -monocarboxylique boxylique - anhydride chrysan- chlorhydrate themum-monocarboxy- + de pyridine lique
La cyclopentènolone et l'anhydride ne réagissent pas dans les conditions utilisées pour la réaction de la cyclopentènolone et du chlorure d'acide.
Le perfectionnement est également fondé en partie sur la découverte que l'acide chrysanthemum.-monocarboxylique peut être converti en anhydride par réaction avec un anhydride d'acide carboxylique inférieur., par exemple l'anhydride acétique. La réaction peut être représentée par l'équation suivante :
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(CH3)2C = CHCH - C (CH3)2 + (CH3CO) 20 ) (CH3)2G = CHCH - C (CH3)2 \/' \/' Ac cbrysanthemum CHCOOH anhydride CHGO monocarboxylique acétique anhydride chrysanthemum 0 monocarboxylique je CHCO acide acétique 2 CHCOOH + (CH)C CHCH - C (CH3)
La réaction se fait facilement par chauffage de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique avec l'anhydride à une température d'environ 60 C à 200 C On donne la préférence à une température d'environ 130 C. Pour autant qu'on le sache, 1a réaction est du type réversible et ne s'écarte pas des principes et des lois bien établis régissant les équilibres et les réactions réversibles.
Il doit donc être entendu que l'équilibre peut être déplacé en faveur de la formation de l'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique par un moyen tel que l'utilisation d'une quantité d'anhydride in- férieur utilisé comme matière première plus grande que la quantité nécessaire à la réaction théorique avec la totalité de l'acide, ou l'enlèvement à partir du mélange réactionnel de l'acide .carboxylique inférieur à mesure qu' il se forme., ou par une combinaison de divers moyens. C'est ainsi qu'on préfère effectuer la réaction au reflux pour renvoyer l'anhydride de départ dans le mélange réactionnel, cependant que l'acide monocarboxylique inférieur distille à mesure qu'il se forme.
On citera comme autres anhydrides d'acides carboxyliques inférieurs utilisables indépendamment de l'anhydride acétique l'anhydride propionique, l'anhydride butyrique, l'anhydride isobutyrique. etc., ou des mélanges de ces composés. La réaction terminée, l'anhydride d' acide chrysanthemum-monocarboxylique peut être purifia par distilation sous pression réduite.
L'anhydride d'acide chrysanthemum-monocarboxylique préparé conformément au présent perfectionnement et qui, à la connaissance de la demanderesse n' avait jusqu'ici été ni préparé ni identifie, possède les propriétés suivantes; poids équivalent d'anhydride.. 320 (théorie 318); point d'ébullition sous une pression absolue d'l mm. de mercure, 144 c. densité (20/20 C.). 0.971 indice de réfraction (n) D, 1,4863; point de congélation au-dessous de -25 C.
Pour illustrer par voie de contraste les résultats supérieurs obtenus avec le présent perfectionnement, on a effectué l'expérience sui-
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vante-dans laquelle on a fabrique l'alléthrine par le procédé au chlorure
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à?acide, comme suit on agite un mélange de 84 ga de 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-,t-ol-1-one, d'une pureté de 90,l5; (0,5, mol) et contenant 3,3?; (o o17 mol) de 3-hydroxy-8-honène-2.5-dionej, 49 g. de pyridine (0 62 mol) et 250 g. d'éther dibutylique,. tout en introduisant goutte à goutte, en 1' espace de 35 miti7utes. une solution de 98 5 g. de chlorure d'acide chrysanthemum-monocarboxylique récemment distillé, d'une pureté de 9$,l %; dissous dans 100 g. d'éther dibutylique sec.
On maintient au cours de l'addition le mélange réactionnel à une température de 21 à 24 C. et l'on poursuit 1' agitation pendant une période de deux heures, sensiblement à cette température, pour permettre à la réaction d'arriver à son terme.
On lave ensuite le mélange réactionnel successivement au moyen de 250 cc. d'eau, deux portions successives de 250 cc. d'acide chlorhydrique étendu à 1%, 250 cc. d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 2% et 250 cc. d'eau.
Les lavages acides enlèvent la pyridine à l'état de chlorhydrate, tandis que
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les lavages alcalins enlèvent l'acide chrysanthemum-monocarboxylique du produit. On épuise alors successivement les liqueurs de lavage, dans l'ordre, au moyen de 100 ce. d'éther dibutylique, afin de réduire les pertes d' alléthrine dans les liqueurs de lavage. L'huile lavée et l'extrait sont combinés et le mélange est rectifie à une température du ballon de 80 C. et sous une pression absolue de 5mm. de mercure. Le résidu est alors traité par la vapeur d'eau, puis par de l'azote, pour enlever les traces de matière volatile.
Le produit -.résiduel ainsi obtenu pèse 153 g. et possède un
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indice de réfraction (n) O de 1,50320 L'analyse par le procédé à l'éthy-
D léne diamine indique qu'il contient 91,1% d'alléthrine, 0,1% d'acide chry-
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santhemum.-monocarboxylique et 3.5% d'anhydride, calculé en anhydride chrysanthemum carboxylique. Le rendement en alléthrine est de 92.3# rapporté à la 2-allyl-3-néthyl-2-cyclopentèn-4-ol-1-one.
Contraitement à l'expérience précédente relative à la préparation de l'alléthrine par le procédé au chlorure d'acide, les exemples suivants illustrent la préparation de l'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique et son usage dans la préparation de l'alléthrine.
Exemple 1.
On fait un mélange de 226 g. (1,345 mol) d'acide chrysanthemum
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carboxylique et de 549 g. (538 moles) d'anhydride acétique dans un ballon à distiller et on distille le mélange sous la pression atmosphérique jusqu'à ce que la température du ballon atteigne 170 C. et la température au sommet 133 C. On rectifie ensuite le résidu présent dans le ballon sous une pression absolue- réduite à 4 mm. de mercure, la température du ballon étant de 100 c.; on obtient 223 g. de résidu. On distille 100 go de ce résidu sous pression réduite. On obtient 62 g. de l'anhydride de l'acide chrysanthemummonocarboxylique possédant les propriétés suivantes:
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poids équivalent d'anhydride, 320 (théorie, 318); température d-'ébullitim sous une pression absolue de 1 mm. de mercure., 144 C--< densité (20/20 Go), 0,971; indice de rérraction.
(n) 30= 1,4863; température de congélation, in-
D férieure à -25 C. Compte tenu de 5 g. de fraction de tête et de 18 g. de
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fraction de queue, le rendement est de '8 et l'efficacité de g0,, rela- tivement à l'acide chrysanthemum-monocarboxylique.
Le distillat bouillant entre l'anhydride acétique et l'anhydride d'acide chrysanthemum contient de l'anhydride acétique, de l'anhydride mixte,
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de l'anhydride chrysanthemum-monccarboxy1ique et une petite quantité d'acide chrysanthemum-monocarboxyl-ique, lequel est converti en anhydride chrysanthemum-monocarboxylique par réaction avec l'anhydride acétique. On mé-
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lange au total 873 g.des fractions moyennes recueillies avec 33 g. d'anhydri- de acétique et on distille à une température du ballon de 174 C., sous pres- sion atmosphérique, pendant 1,75 heures. La température de tête passe de 122 à 136 C. pendant qu'il passe 140 g. de distillat.
On distille le résidu sous pression réduite de manière à recueillir 302 g. de fraction principale, qui contient 96.6% d'anhydride chrysanthemum-mono- carboxylique.
En comptant 105 g. de produit présents dans la fraction moyenne et 15 g. de produit restant dans la colonne, il s'ensuit que-47% en poids de la charge originale a été convertie en anhydride chrysanthemum-monocarboxy- lique. On recueille plus de 33% de la charge initiale à titre de fraction principale d'une pureté de 96,6%.
Exemple 2.
On distille au reflux un mélange de 151 g. (0,895 mol) d'acide chrysanthémum-monocarboxylique (à 99.5%) et 48 g. (0,468 mol) d'anhydride a- cétique dans un ballon à distiller. On introduit de l'anhydride acétique pendant toute la distillation sous un débit tel que la température du ballon se maintienne à 170 - 175 C. On charge ainsi 215g.
(2,1 mols) d'anhydride acétique en l'espace de deux heures, la température en tête atteignant en ce temps 135 C pour une température de départ de 115 C.
La distillation du résidu sous pression réduite donne 108 g. de fraction principale qui est de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de 97.6 %. Le rendement est de 83% et l'efficacité de 97%., compte tenu de 9 g. de produit figurant dans la fraction de tête et de 5 g. figurant dans la fraction de queue.
Exemple 3.
On distille un mélange de 338 g. (2 mols) d'acide chrysanthemum monocarboxylique à 99,5% et 204 g. (2 mois) d'anhydride acétique contenu dans un ballon à distiller., à une température du ballon de 2200C. et une température en tête de 119 C. L'opération dure 40 minutes. On distille alors le résidu sous pression réduite. On obtient 290 g. d'une fraction principale formée d'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de 94.2%. Le rendement est de 91% et l'efficacité de 94%, compte tenu du produit présent dans les fractions de tête et de queue.
Exemple 4.
On produit de l'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique d'une manière continue en chargeant une chaudière chemisée de verre munie d'une colonne de verre garnie, correspondant environ à douze plateaux théoriques, au moyen d'un mélange d'acide chrysanthemum-monocarboxylique et d'anhydride acétique en proportions équimolaires., l'introduction se faisant par la colonne. La chaudière fonctionne sous la pression atmosphérique à une température de 188 c. On enlève d'une manière continue de l'acide acétique du haut de la colonne, cependant que l'anhydride chrysanthemum-carboxylique brut est évacué d'une manière continue du sommet de la chaudière.
Pour une durée de contact de douze minutes du mélange, on obtient un rendement de 97% d'an- hydride d'acide chrysanthemum-monocarboxylique et l'efficacité est de 99%. rapportée à l'anhydride d'acide chrysanthemum-monocarboxylique.
Exemple 5.
1 partie.
On fait bouillir au reflux pendant 4 heures à 169 C., un mélange de 1162 g. d'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de
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94,3% (3.444 mols) et contenant 3.4% (0,235 mol) diacide chrysanthemum monocarboxylique, 567 g. de 2-allyl-3-méthyl-2-oyclopentén-4-ol-l-one d'une pureté de 89.4% (3.388 mois) et contenant 3.2% (0,106 mol) de 3-hydroxy-8-no- nène-2.5-dione, et 885 g. d'éther dibutylique sec. Au bout de ce temps, la teneur en anhydride du mélange est, à l'analyse, réduite à 0,34%. ce qui indique que 99.2% de l'anhydride à réagi.
On étend la solution au moyen de 380 g. d'éther dibutylique et on la lave successivement au moyen (a) de 1880 g. d'une solution aqueuse à 7.33% (3.444 mois) d'hydroxyde de sodium, (b) 1800 g. d9une solution aqueuse à 2% (0,9 mol) d'hydroxyde de sodium, et (c) 1800 cc. d'eau. On épuise les lavages au moyen de 500 ce. d'éther dibutylique. On mélange ensuite les extraits avec l'huile lavée et on débarrasse le mélange ainsi obtenu de l'éther dibutylique et autres matières à faible point d'ébullition à une température du ballon de 80 C. sous une pression absolue réduite à 5 mm. de mercure.. Le résidu ainsi obtenu est ensuite épuré par de la vapeur d'eau et un courant diffusé d'azote qui en enlève les traces de matières volatilisables.
On obtient 1052 g. d'un produit résiduel d'indice de réfraction (n) 30 de 1,5025. L'analyse par la méthode à l'éthylène diamine montre
D que ce produit résiduel possède une teneur en alléthrine de 90,4 % et en acide chrysanthemum-monocarboxylique de 0,28%. La teneur en anhydride est nulle.
Compte tenu des 4 g. de produit consommés dans les prises d'essai pour analyse, le rendement en alléthrine est de 94.8 %, rapporté à la 2-allyl-3- méthyl-2-cyclopentèn-4-ol-1-one.
2 partie.
On agite le tiers de la liqueur de lavage aqueuse avec 400 g. d'éther isopropylique et on l'additionne en même temps., de 12 g. d'acide chlorhydrique concentré, de manière à obtenir une concentration(pH) en ions hydrogène de 1; puis on sépare la couche éthérée. Cette couche éthéréc. dont l'analyse montre qu'elle ne contient que 0,37% d'acide chrysan- themum-monocarboxylique., et 800 g. d'éther isopropylique neuf sont ajoutés aux deux liqueurs de lavage caustique et le mélange est agité pendant qu'on y introduit 458 g. d'acide chlorhydrique concentré, à une température de 30 à 40 C., de manière à le rendre fortement acide (concentration en ions hydrogène (pH) de 1). On sépare la couche éthérée et on procède à un second épuisement au moyen de 600 g. d'éther isopropylique.
On obtient par distillation du mélange des extraits 600 g. d'acide chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de 98.4%. Une fraction de tête en contient 8.3 g. et les queues 15 g. Ainsi, la quantité totale d'acide chrysanthemum-monocarboxyliqe recueillie est de 623 g. (3,65 mols), c'est-à-dire 92,2% de la quantité théoriquement récupérable.
On distille un mélange de 598 g. de l'acide chrysanthemum-monocar- boxylique recueilli, d'une pureté de 98.1$ (3,5 mols) et 357 g. (3.5 mols) d'anhydride acétique à une température de la chaudière de 135 à 145 C. On réduit progressivement la pression au cours de la distillation de manière à maintenir la température de la chaudière entre ces limites.
On obtient au total 336 g. de produit qui distille entre 95 C. sous une pression absolue de 350 mm. de mercure et 39 C sous une pression de 11 mm.
On constate à l'ânalyse que cette fraction contient 215 g. (3,58 mols) d' acide acétique et 121 g. (1,19 mol) d'anhydride acétique. On distille ensuite une fraction moyenne de 92 g. entre 70 C. sous une pression de 3 mm. et 152 C. sous une pression absolue de 1,5 mm de mercure. Cette fraction moyenne contient de l'anhydride acétique, de l'anhydride mixte et de l'anhydride ohrysanthemum0-monocarboxylique. On -distille cette fraction entre 152 et 160 C. sous une pression absolue de 1,5 mm. de mercure. Le dosage de l'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique montre que la pureté de cette fraction de produit est de 95.9%; le rendement est de 97.6% et l'efficacité de 99%, par rapport à l'acide chargé.
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3 partie.
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On chauffe au reflux, à la température de 171 C. pendant 4 heures , un mélange de 343 g. d'anhydride chrysanthemanrononocarboxylique de la partie 2, pureté 95..9 % (1,033 mol), 170 g. de 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn.--o1 J.-one, d'une pureté de 89,$ (1 mol), et contenant 3,33 (0,033 mol) de 3-hydroxy-8-monèn-2a5-dione, et 270 g. d'éther dibutylique sec . La solution contient au bout de ce temps 0,08 % d'anhydride., ce qui indique que 99,8% de l'anhydride a réagi.
On étend la solution au moyen de 84 g. d'éther dibutylique et on la lave successivement au moyen de 524 g. d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (7,63%, 1 mol). 500 cc. d'une solution aqueuse étendue d'hydroxyde de sodium (2%) et 500 cc. d'eau. On épuise ensuite les liqueurs de lavage, dans l'ordre, au moyen de 100 cc. d'éther dibutylique. On mélange l'extrait et l'huile lavée et on rectifie à une température du ballon de 80 C. sous une pression absolue de 5 mm. de mercure. Le résidu, soumis à l'action de la vapeur et à un courant diffusé d'azote, pèse 312 g. et possède un indice de réfraction (n) 30 de 1..5038. On constate par l'ana- lyse à l'aide de la méthode à l'éthylène diamine que le résidu contient
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91,.$d'alléthrine et 0 08 $ d'acide chrysanthemum-monocarboxylique.
La teneur en anhydride est nulle. Compte tenu des 4 g. de produit utilisés pour l'analyse, le rendement en alléthrine, rapporté à la 2-allyl-3-méthyl-2ayolopentèn-±**o1-1-one est de 96%. L'analyse des eaux de lavage de l'alléthrine montre que 183 g. (1,088 mol) d'acide chrysanthemum-monocarboxylique ont été extraits. exemple 6.
On chauffe au reflux à une température de 168 C., pendant deux
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heures, un mélange de 173.3 g. d'anhydride chrysanthemumnonocarboxyl3.que d'une pureté de 94,9% (0,517 mol). 84 g. de 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4ol-l-one d'une pureté de 90..45% (0,5 mol) et contenant 3,37 % (0,017 mol) de 3-hydroxy-8-nonène-205-dione, et 134 g. d'éther dibutyllque sec. Au bout de ce temps, l'analyse de la solution indiqué, que la teneur en anhydride est de 0,295 (0.004 mol) et que 99.2 % de la matière première ont réagi.
On étend la solution au moyen de 42 g. d'éther dibutylique pour éviter la
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saponification de l'alléthrme au cours du lavage alcalin et on agite la solution étendue à 25 C.-30 C. tout-en agitant 254 g. d'une solution aqueu- se d'hydroxyde de sodium de concentration de 7.9% (0,5 mol), goutte à goutte, en l'espace de vingt minutes. On sépare alors la couche huileuse et on la lave successivement à l'aide de 250 cc. d'une solution aqueuse à 2% d'hydroxyde de sodium et de 250 ce. d'eau. L'analyse des liqueurs caustiques de lavage montre que 0,5455 g. de composé caustique a été consommé. Pour réduire au
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minimum les pertes mécaniques d'alléthrine, on épuise successivement les liqueurs de lavage au moyen de portions de 100 cc. d'éther dibutylique.
On mélange l'huile lavée et l'extrait éthéré et on rectifie à une température du ballon de 80 C. et sous une pression absolue de 5 mm. de mercure.
On traite le résidu au moyen de vapeur d'eau et d'un courant diffusé d'azo- te pour enlever les traces de matières volatiles. Le résidu d'alléthrine, analyse par la méthode à l'éthylène diamine, contient 91,3% d'alléthrine, 0,3% d'acide compté en acide chrysanthemum-monocarboxylique et 0,2% en poids d'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique. Le produit résiduel pèse 155 g. et possède un indice de réfraction (n) 30 de 1.5026. De plus, l'analyse
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a consommé 3,8 g. de produit. Il s'ensuit que le poids total de l'a11éthrine produite est de 158,8 g. et que le rendement, rapporté à la 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4-ol-1-one est de 96%.
La somme des équivalents d'acide présents dans les liqueurs basiques de lavage, des 0,48 équivalent d'alléthrine produite, de 0.0032 équi-
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valent d'impureté acide et de 0002 équivalent d'anhydride présent comme impureté dans le produit donne un total de 1.0135 équivalent. Cette somme représente 99.6% des équivalents de l'anhydride charge.,, Exemple 7.
On fait bouillir au reflux à la température de 152 C pendant 5 heures un mélange de 181 g. d'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique d'une
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pureté de 96% (0,547 mol), 96 g. de 2-allyl-3-méthyl-2-cyclopentèn-4-ol-l-one d'une pureté de 89% (0,564 mol). 600 g. d'éther dîbutylîque et une trace d' hydroquinone à titre d'inhibiteur. L'analyse de la solution à ce stade indique qu'il n'y a plus d'anhydride.
On lave le mélange successivement au moyen de le 4 litre d'une solution
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aqueuse à 2% d'hydroxyde de sodium (0,7 équivalent), 0,4 litre d'une solution aqueuse à 2 d'hydroxyde de sodium (0,2 équivalent) et oyez. litre d' eau. On rectifie l'huile lavée à une température du ballon de 80 C. sous une pression absolue de 5 mm. de mercure, puis on épure à l'aide de vapeur d'eau pour chasser les traces de matières volatiles. Le produit résiduel
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ainsi obtenu contient., à l'analysée 9, d'alléthrine, 0,3, d'acide chry- santhemum-monocarboxylique et est exempt d'anhydride chrysanthemum-monocar- boxylique.
Le rendement en alléthrine est de 90%, par rapport à l'anhydride chargé, et l'efficacité est de 95%,
Pour récupérer l'acide chrysanthemum formé dans l'estérification. on mélange les deux liqueurs basiques de lavage et on les agite avec 200 g.
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d'éther dîisopropylîque, en ajoutant lllg. (lel équivalent) d'acide chlor- hydrique concentré, en refroidissant, pour maintenir la température à 30 C. On procède à une seconde extraction à l'aide de 100 g. d'éther idisopropylique et on mélange et distille les extraits.
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On recueille l'acide chrysanthemum+monocarboxylique sous forme d'un distillat d'une pureté de 99.l$Jt quantité représentant 93% de l'acide présent dans le mélange d:1estérification..
Exemple 8.
On chauffe au reflux pendant 5 heures un mélange de 621 g. de
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2-allyl 3éthyl--cyclopentén-4-ol 1-ône d'une pureté de 75e 6% (3,09 mols).
2178 g. d'éther dibutylique à titre de solvant, 1016 g. d'anhydride chry- santhemum-monocarboxylique d'une pureté de 93.9% (3 mols) et d'une trace d' hydroquinone à titre d'inhibiteur. La température du ballon est de 152 C. La solution, qui ne contient alors plus d'anhydride, est lavée successivement au moyen de 7 litres d'hydroxyde de sodium aqueux à 2% (3,5 équivalents), 2,8 litres d'une solution aqueuse à 2% d'hydroxyde de sodium (1,4 équivalents) et 2,6 litres d'eau. On rectifie l'huile lavée à une température du ballon de 80 C. et sous une pression absolue de 6 mmo de mercure, puis on en chasse les produits volatils à l'aide de vapeur.
On obtient 988 g. d'un produit résiduel
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contenant en poids g1,9 d5alléthrine,, Oe5% d'acide chrysanthemum-monocar- boxylique,et pas d'anhydride..... L'ensemble des rendements en alléthrine est de 89% relativement à l'anhydride chargé. On distille le produit résiduel dans un appareil à distillation moléculaire (du type à pellicule tombante) et on recueille deux fractions de distillat. La fraction de tête contient 6.5% de l'alléthrine chargée dans l'appareil et sa pureté est de 50% en poids. Les coeurs contiennent 82% de l'alléthrine chargée et leur pureté est de 91%.
Le reste de l'alléthrine demeure dans la cornue et sa pureté est de 77%.
Les liqueurs caustiques de lavage contenant l'acide chrysanthé-
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mum-monocarboxylique sont méla.ngées, acidifiées par l'acide chlorhydrique et épuisées au moyen d'éther isopropylique, comme il est décrit dans l'exemple précédent.
On mélange les extraits éthérés et on les distille de manière à obtenir de l'acide chrysanthemum-monocarboxylique d'une pureté de 94,6%. La quantité
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diacide distille recueillie est de 94.6% de la quantité présente dans le mé-
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lange d'estérification9
La préparation d'analogues de l'alléthrine est illustrée par les exemples suivants 9. 10. 11 et 12, dans lesquels il est respectivement subs-
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titué un groupe :rur:Curyle,. un groupe benzyle, un groupe 2-butényle ou un groupe méthallyle en position 2 du noyau cyclopentènolone.
Exemple9.
On chauffe au reflux (178 C.) pendant 7 heures un mélange de
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39 g. (0,3 mol) de 2-(:Cur:ruryl)-3-méthyl-2-cyclopentàn-4-ol-1-one,. 68 g. (0,' mol) d'anhydride chrysaathémum-monoearboxylique d'une pureté de 94,8% et 47 go d'éther butylique. Au bout de ce temps, on lace successivement le mélange réactionnel au moyen de 105 g. d'une solution aqueuse à 7.63 % en poids d'hydroxyde de sodium, puis de 200 cc. d'une solution à 2% d'hydroxyde de sodium, enfin au moyen de 200 cc. d'eau. On soumet alors le mélange réactionnel lavé à une distillation sous vide pour enlever les matières volatiles bouillant jusqu'à 80 C., et sous une pression absolue de 5 mm. de mercure, puis on insuffle de la vapeur dans le
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résidu.
On obtient 80% d'un ester résiduel connu sous le nom de "furéthr3.ne', où chrysanthamum-monocarboxylâte de 3-furfuryl-2-méthyl-Ç4-oxo-2-cyclopen- tényle, de formule:
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La pureté du produit, évaluée par la méthode à l'éthylène diamine, est de
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84,3$; il contient 4,2% d'anhydride chrysanthemum-monocarboxylique et z d'acide chrysanthemum-monocarboxylique,. en poids.
La "ruréthrine" est indiquée par le "Unites States Bureau of Entomology and Plant Quarantine"comme ayant une activité insecticide presque aussi grande que celle de l'alléthrine.
Exemple 10.
On chauffe au reflux pendant 4 heures un mélange de 105 g.
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(0,477 mol) de 2-benzyl-3-5néthyl-2-cyclopentèn-4-ol-l-one d'une pureté de 91.9$* 159 g. (0.477 mol) d'anhydride diacide chrysanttemcml-monocar- boxylique d'une pureté de 95,6% et 115 g. d'éther butylique. On dilue ensuite le mélange rsactionnel au moyen de 181 g. d'éther butylique et on lave successivement d'abord au moyen de 242 g. d'une solution aqueuse à 7.95 en poids d'hydroxyde de sodium, puis de 200 ce. d'une solution aqueuse à 2% d'hydroxyde de sodium. enfin de 250 ce. d'eau. On épuise chacune des liqueurs de lavage à l'aide de 50 cc, d'éther butylique et on réunit les extraits au mélange réactionnel lavé. Suivant un procédé similaire à celui de l'exemple 9, on distille sous vide le mélange réactionnel lavé et on insuffle de la vapeur d'eau dans le résidu.
Le produit résiduel est une matiè- re huileuse de formule:
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C'est le chrysenthemum-monocarboxylique de-3-benayl-2-méthyl-r-oxo-2-cyclopentényle. Le dosage à l'éthylène diaminé montre que la pureté du produit est de 93% et qu'il contient -,03% en poids d'acide chrysanthemum-monocarboxylique, mais pas d'anhydride de cet acide. Sa densité est de 1.056 (20/20 ) et son indice de réfraction (n) 30 de 1,5363. On obtient un rendement de 93% relativement à l'anhydride.
Exemple 11.
On chauffe au reflux pendant 4 heures un mélange de 0,143 mol de 2(2-butényl)-3-méthyl-2-oyclopentén-4-ol-l-one, 0,143 mol d'anhydride d'acide chrysanthemum-monocarboxylique et 64 g. d'éther butylique. Au bout de ce temps, on lave successivement le mélange réactionnel au moyen de 100 cc. d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à 7% en poids, 75 cc. d' une solution aqueuse à 2% en poids d'hydroxyde de sodium, enfin à l'aide de 100 ce. d'eau. On soumet alors le mélange réactionnel lavé à la distillation sous vide pour enlever l'éther butylique et autres impuretés bouillant jusqu'à 100 C. sous une pression absolue de 2 mm. de mercure.
On insuffle ensuite de la vapeur d'eau à 1400C. dans le résidu sous une pression absolue de 12 mm. de mercure, puis de l'azote sec dans les mêmes conditions. Le produit résiduel est une matière huileuse dont la formule est :
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et qui est le chrysanthemum-monocarboxylate de 3(2-butényl)-2-méthyl-4oxo-2-cyclopentényle. On en recueille 40 g- qui représentent un rendement de 72% et possèdent un indice de réfraction (n) 30 de 1,5030 et une pureté de 85, 85 au procédé à l'éthylène diamine. Il contient aussi 0.73% en poids diacide chrysanthemum-monocarboxylique et 1,06% en poids de l'anhydride de cet acide à titre d'impureté.
Exemple 12.
Suivant le même procédé que dans les exemples 9 à 11, on chauffe à la température de reflux (170 C) un mélange de 43 g.(0,241 mol) de 2-méthallyl-3-méthyl-2-oyclopentén-4-ol-l-one d'une pureté de 93% 80 g. (0.241 mol) d'anhydride d'acide chrysenthemum-monocarhoxylique d'une pureté de 95.6% et 7.9 g. d'éther butylique. Après cette période, on lave le mélange réactionnel, on le soumet à la distillation sous vide et on y insuffle de la vapeur dans les mêmes conditions que celles qui ont été décrites dans l' exemple 11. Le produit résiduel possède la formule suivante :
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et est le chrysanthemum-monocarboxylate de 3-méthallyl-2-méthyl-4-oxo-2cyclopentényle.
Le rendement est de 90% et la pureté du composé de 92,7%, d'après tressai à l'éthylène diamine. Son indice de réfraction est (n)30 1,5035 et sa densité 20/20 de 1.007.
La présente invention n'est pas limitée à la 2-allyl-3-m thyl- 2-oyolopentxén-4-ol-l-one et à la préparation de l'alléthrine à partir de ce composé, mais elle est applicable d'une manière générale aux 3-méthyl-2cyolopentén-4-ol-l-ones substituées dans lesquelles le substituant est en position 2 du noyau cyclopentène, suivant la formule:
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dans laquelle R peut être un groupe allyle, 2-cyclopentényle. furfuryle, benzyle, 2-butényle-. méthallyle ou autres groupes non-saturés possédant trois à sept atomes de carbone.