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PROCEDE DE PREPARATION DE DERIVES DE NORTRICYCLENE.
L'invention concerne un procédé de préparation de dérivés de nor- tricyclène,
Le nortricyclène peut être représenté par la formule de constitu- tion en plan suivante :
EMI1.1
Il est évident que la molécule contient un noyau'de. cyclopropane (atomes de carbone 1, 2 et 6) et deux noyaux de cyclopentane (atomes de car- bone 1, 2, 3,4 et 7 et atomes de carbone 1,6,5,4 et 7). L'édifice des atomes de carbone peut aussi être considéré comme consistant en un noyau de cyclopro- pane formé par les atomes de carbone 2,6 et 1 qui sont liés tous les trois à l'atome de carbone 4 par des atomes de carbone de liaison, c'est-à-dire le atomes de carbone respectifs 7,3 et 5.
Il devient évident d'après cette description que la molécule comporte une symétrie triangulaire par rapport à un axe passant par l'atome de carbone 4 et le centre géométrique du noyau de cyclopropanea
Les composés qui comportent le système nucléaire du nortricyclène ont été préparés jusqu'à présent seulement par des procédés de synthése com- pliqués en partant des composés de terpène, qu'on ne se procure pas facilement.
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Or il a été découvert qu'alors qu'on s'attendrait à obtenir par ces réactions un bicyclo-(2,2,1)-heptène-2 substitué, il se produit dans la totalité ou dans une partie des molécules formées un réarrangement interne des atomes de sorte qu'au lieu du dérivé attendu du bicyclo-(2,2,1)-heptène- 2 on obtient un composé isomère qui est un dérivé de nortricyclène.
La formule de constitution en plan du bicyclo-(2,2,1)-heptène-2 est la suivante :
EMI2.1
La synthèse de ce composé appelé ci-après pour abréger bicyclo- heptène a été décrite dans le brevet belge n 498.178. L'édifice des atomes de carbone se transforme en celui du nortricyclène pax le réarrangement sui- vant des liaisons des valences :
EMI2.2
structure du bicycloheptène structure du nortricyclène
L'exemple 5 ci-après donne la description d'un cas où un substi- tuant, à savoir un atome de brome, a été introduit dans la molécule de bicy- cloheptène et où le produit obtenu consiste en 3-bromo-nortricyclène.
Les cas particulièrement importants sont ceux où on ajoute des composés à une des deux liaisons doubles de la molécule de bicyclo-(2,2,1)- heptadiène-2,5 dont la formule de constitution en plan est la suivante.:
EMI2.3
La synthèse de ce composé, appelé ci-après pour abréger bicy- cloheptadiène est décrite dans le brevet belge n 498.178. On pourrait s'at- tendre à obtenir les réactions d'addition des dérivés de bicycloheptène, qu'on obtient en réalité en plus ou moins grandes proportions, mais on ob- tient en outre les dérivés isomères de nortricyclène, qui constituent sou- vent le produit principal et même dans certains cas pratiquement le seul produit.
On met à profit dans le procédé suivant l'invention le réarran-
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gement atomiqae décrit ci-dessus. Suivant l'invention on fait réagir des com- posés dans des conditions dans lesquelles en se basant sur les faits connus antérieurement on peut prévoir la formation de dérivés de substitution du bi- . cycloheptène. Suivant une forme de réalisation de l'invention, on fait réagir avec le bicycloheptène une substance qui provoque l'introduction d'un substi- tuant dans la molécule de cet hydrocarbure. Cependant une forme de réalisa-' tion choisie de préférence de 1?invention consiste à faire réagir avec le bi- cycloheptadiène une substance qui peut être ajoutée à'des liaisons doubles carbone-carbone.
On remarquera qu'un réarrangement de liaisons doubles est connu dans le cas d'un système dit conjugué de deux liaisons doubles, c'est-à-dire de deux liaisons doubles en positions relatives 1,3. Une addition à un sys- tème de liaisons doubles de cette nature donne souvent lieu à la liaison du substituant aux atomes de carbone 1 et 4, tandis qu'une liaison double se forme entre les atomes de carbone 2 et 3 suivant l'équation de la réaction :
Y Z #C = C - C = C # + YZ # - C - C = C - C -
Mais on sait que dans un système de deux liaisons doubles en posi- tions relatives 1,4, comme dans le 1,4-pentadiène, chaque liaison double se comporte en principe comme si elle était la seule liaison double de la molé- cule.
On peut provoquer l'addition à des liaisons oléfiniquesde diver- ses catégories de substances organiques. En général., la réaction est favori- sée par la présence de substances acides. Si les composés à ajouter sont eux- mêmes de nature acide, la réaction peut s'accomplir en l'absence de cataly- seur. Mais si les composés à ajouter ne sont pas, sinon faiblement, acides, il peut y avoir lieu d'ajouter des catalyseurs consistant en composés acides.
Les catalyseurs qui conviennent sont les acides forts, au sens ordinaire, ain- si que les acides forts au sens généralisé de la théorie de Lewis. Des exem- ples de composés qui peuvent servir de catalyseurs sont les acides sulfurique et phosphorique et les "acides Lewis" tels que le trifluorure de bore, le chlo- rure d'aluminium, le chlorure stannique et le chlorure de zinc.
Le choix du catalyseur qui convient à chaque cas particulier est déterminé par des règles assez simples et évidentes connues de tous les chi- mistes organiques. Par exemple, les sels hydrolysables énumérés ci-dessus ne conviennent pas en présence de l'eau ou lorsque des composés organiques rela- tivement acides doivent être ajoutés à la liaison double.
D'autre part, ces sels sont particulièrement avantageux lorsque on désire ajouter aux liaisons oléfiniques des substances telles que les hydrocarbures aromatiques ou les acyl halogénures,
Des exemples des composés qui peuvent être ajoutés au bi-cyclohep- tadiène par le procédé suivant l'invention sont les halogènes, l'acide hypo- chloreux et les acides correspondants dérivés d'autres halogènes, les halogé- nures d'hydrogène, acides organiques, phénols et alcools, acyl halogénures et hydrocarbures aromatiques.
Il a déjà été dit que les dérivés de nortricyclène préparés par le procédé suivant l'invention peuvent être accompagnés en proportions varia- bles par les produits d'addition normaux, qui sont les dérivés de bicyclohep- tène. De plus, des dérivés de bicycloheptane peuvent également exister, par exemple si l'addition s'est effectuée à la double liaison de la molécule de bicycloheptène initiale ou à la seconde liaison double de la molécule de bicycloheptadiène initiale. Les molécules de dérivés de bicycloheptane sont nécessairement plus lourdes que celles des dérivés de nortricyclyène qu'on dé- sire préparer et par suite sont généralement faciles à séparer, Les dérivés de bicycloheptène ne sont pas saturés et on peut effectuer la séparation des sous-produits de bicycloheptène en mettant à profit cette circonstance.
Cette séparation est indiquée par exemple dans l'exemple 5 et il est inutile de dé- crire en détail des procédés convenant à cet effet car ils sont évidents pour les chimistes spécialistes.
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Les dérivés de nortricyclène qu'on peut préparer par le procé- dé suivant l'invention sont susceptibles de subir diverses réactions. Ce sont donc des produits intermédiaires intéressants dans la synthèse d'au- tres composés qui peuvent servir par exemple d'insecticides, anti-cryptoga- miques et/ou produits pharmaceutiques, Ils peuvent aussi servir directe- ment ou à titre de matière première d'autres synthèses de liquides et de . plastifiants extrêmement stables et à points d'ébullition élevés,
Le procédé suivant l'invention convient aussi particulièrement à la préparation de l'hydrocarbure de la même famille, c'est-à-dire du nortricyclène, étant donné que plusieurs des dérivés de cet hydrocarbure qu'on obtient en premier lieu sont très faciles à transformer ensuite en nortricyclène.
Tel est le cas par exemple du produit obtenu par l'addi- tion d'halogénures d'hydrogène au bicycloheptadiène.
Le noyau de cyclopropane des dérivés de nortricyclène paraît être susceptible d'être attaqué par des réactifs acides, mais dans une moindre mesure que les liaisons doubles du bicycloheptadiène et du bicy- cloheptène. Au contraire, le même noyau de cyclopropane parait être rela- tivement inerte à l'égard des halogènes.
Les dérivés de nortricyclène qu'on obtient par le procédé sui- vant l'invention sont en particulier ceux qui contiennent des substituants dans les positions 3 et 5 ou seulement dans la position 3.
L'addition de réactifs appropriés au bicyloheptadiène peut s'ef- fectuer à une température comprise entre environ 0 et 150 C et s'il y a lieu en présence d'un catalyseur approprié. On peut ajouter des solvants, mais dans un grand'nombre de cas, les réactions peuvent aussi s'effectuer dans un système à phases multiples dont l'une contient le bicycloheptadiè- ne tandis que la seconde contient le réactif à ajouter, mais l'agitation est alors généralement nécessaire.
Les conditions spéciales dans lesquelles le procédé a été-ap- pliqué suivant l'invention sont indiquées dans les exemples suivants. Bien entendu ces exemples ne doivent être considérés que comme des exemples.et non à titre de limitation de l'invention, EXEMPLE 1,
On prépare le 3,5-dichloro-nortricyclène d'après l'équation de réac- tion suivante :
EMI4.1
On fait passer du chlore dans un ballon à fond.arrondi contenant 552 g de bicycloheptadiène à 0 C jusquà ce que l'absorption cesse. On continue la réaction en introduisant du chlore à la température ambiante.
On place finalement le ballon dans un bain de vapeur et on introduit du chlo- re jusqu'à ce qu'on ne puisse plus observer d'augmentation de poids. On dis- tille le mélange de la réaction à la pression atmosphérique. On redistille la portion à bas point d'ébullition sous une pression de 11 mm de mercure et on obtient 133 g d'un produit bouillant à une température de 81-92 C sous cet- te pression.
L'analyse donne les résultats suivants : C 50,6 % en poids (théorie : 51,6 % en poids)
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H 5,05 % en poids (théorie : 4,91 % en poids) C1 437% en poids (théorie : 43,6 % en poids)
On identifie la structure du noyau de nortricyclène par une ana- lyse spectroscopique aux rayons infra-rouges. L'absence de liaison oléfinique est indiquée par l'absence d'une réaction avec le permanganate de potassium.
EXEMPLE 2.,
On prépare le 3,5-dibromo-nortricyclène d'après l'équation de réaction suivante :
EMI5.1
En agitant, on ajoute 110 cm3 de brome au fur et à mesure de son absorption à une solution de 184,0 g de bicycloheptadiène dans 500, cm3 de té- trachlorure de carbone en maintenant la température à 10 # 3 C par refroidis- sement extérieur. Le mélange absorbe environ 2 à 3 cm3 de brome de moins que la quantité théorique. Après élimination du solvant par évaporation à la température ambiante, on aspire la vapeur au moyen d'une pompe à 'eau et il reste dans le ballon un liquide visqueux de couleur noire qu'on distille sous une pression de 3,0 mm de mercure.
On redistille le liquide incolore recueilli à une température de 86-95 C sous une pression de 3,0 mm de mercu- re. On retient la fraction bouillant à une température de 90-95 C et pesant 272,0 g.
On constate que la teneur en brome du produit finalement obtenu est égale à 62,5 et à 63,0 % en poids par deux déterminations successives.
Cette teneur concorde dune manière satisfaisante avec la teneur en brome calculée de 63,5 % en poids. L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rou- ges indique la présence d'une structure de nortricyclène.
EXEMPLE 3.
On prépare le 3,5-diiodo-nortricyclène d'après l'équation de réac- tion suivante :
EMI5.2
On ajoute 480 g d'iode à 460 g de bicycloheptadiène en agitant et en refroidissant à l'extérieur en une demi-heure. On dissout complète- ment le mélange ainsi obtenu en ajoutant du pentane et on lave la solution ainsi obtenue avec une solution aqueuse de bisulfite de sodium pour éliminer l'excès d'iode. Après lavage âvec de l'eau, on sèche la solution dans la pentane sur du sulfate de sodium anhydre et on la distille finalement. Par fractionnements répétés on obtient 230 g d'un produit bouillant à une tem- pérature de 48-49 C sous vne pression de 1,0 mm de mercure.
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L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la structure du noyau de nortricyclèneo
EMI6.1
On prépare le diacétate de 3:p 5";nrnJtricyclyle à-partir du 3, 5-di- iodonortricyclène et de l'acétate de sodium d'après Inéquation de réaction suivante :
EMI6.2
On fait subir un reflux pendant 8 jours à un mélange de 277 g de 3,5-diiodonortricyclène préparé de la manière décrite ci-dessus, de 400 g d'acétate de sodium et de 800 cm3 d'acide acétique.
Puis on verse le mélange dans l'eau et on extrait le produit avec de l'éther. Après avoir débarrassé l'extrait éthéré de l'acide, on le distille. On 'obtient une fraction de 63,4 g bouillant à une température de 93-96 C sous une pression de 1,1 mm de mercure et cristallisant au repos. Après recristallisation dans le méthanol, on constate qu'elle fond à une température de 107,5 - 109 C.
On hydrolyse le diacétate de 3,5-nortricycle pour obtenir le nor- tricyclène diol-3,5 suivant l'équation:
EMI6.3
On dissout 21 g du diacétate préparé de la manière décrite ci-des- sus dans le méthanol contenant du chlorure d'hydrogène à titre de catalyseur d'hydrolyse. On fait subir un reflux à la solution en éliminant azéotropique- ment l'acétate de méthyle qui se forme au cours de la réaction. Lorsque l'acé- tate de méthyle cesse de distiller, on neutralise le mélange de la réaction par l'ammoniaque et on élimine le solvant dans le vide.
On cristallise le résidu dans l'acétate d'éthyle et on obtient 6,2 g d'un produit fondant à une température de 161,5 - 163 C. Après recristallisation dans le marne solvant, le point de fusion : 167,5 = 168 C.
L'analyse donne les résultats suivants : C 66,4 % en poids (théorie : 66,6 % en poids) H 7,90 % en poids (théorie : 7,99% en poids)
Exemple 4.
EMI6.4
On prépare le 3-hydroxy-5-chloro-nortrieyclène d'après Inéquation de réaction suivante :
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EMI7.1
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI7.2
On ajoute en agitant en une heure à une suspension de 18,4 g de bicycloheptadiène dans 200 cm3 d'eau contenant 25 cm3 d'acide acétique., 70 g d'hydrochlorite de butyle tertiaire en maintenant la température égale à la température ambiante par refroidissement extérieur.
En milieu acide, l'hypochlorite de butyle tertiaire peut se dé- composer en donnant de l'acide bypochloreux qui peut s'ajouter au bicyclohep- tadiène. Il est également possible,, quoique moins probable.,,,que l'ester s'ajoute d'abord et que le produit d'addition se décompose en donnant le composé hydroxyle correspondant avec de l'alcool butylique tertiaire. Dans tous les cas, la réaction s'effectue comme si on avait ajouté de l'acide hy- pochloreux libre.
Une fois l'addition de l'hypochlorite de butyle tertiaire termi- née, on continue à agiter pendant la nuit;puis on isole le produit par l'ex- traction par le pentane et distillation. On obtient 2 6 g d'une huile légè- rement jaune, bouillant à 60 C sous une pression de 0,'l mm de mercure.
On constate que la teneur en chlore de ce produit est égale à 25,5% en poids et correspond d'une manière satisfaisante avec la teneur en chlore calculée de 24,5 % en poids.
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la pré- sence en proportion notable d'un composé de la structure du nortricyclène.
La présence d'un isomère non saturé est indiquée par le fait que le produit réagit avec les réactifs d'addition ordinaires.
EXEMPLE 5.
On prépare le 3-bromo-nortricyclène d'après l'équation de réac- tion suivante ; '
EMI7.3
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On ajoute en agitant 820 g d'une solution aqueuse à 48 % d'acide bromhydrique à 460 g de bicycloheptadiène. On fait monter la température à 70 C et on la maintient à cette valeur pendant une durée de 3 heures par échan-
EMI8.1
ge de chaleur extérieur. Puis on refroidit le mélange à la.température.ambian- te. On sépare la couche de liquide organique de la couche aqueuse, on la lave pour la débarrasser de l'acide, on la sèche et on la distille. On débarrasse des composés non saturés la fraction bouillant à une température de 80 - 90 C sous une pression de 30 mm de mercure et pesant 453 g en la dissolvant dans - 300 cm3 de tétrachlorure de carbone et en la traitant par 66 g de brome.
Au bout d'une heure, on élimine l'excès de brome par lavage avec une solution aqueuse de Bisulfite de sodium. Après avoir lavé la couche organique avec de 1-'eau on la sèche sur le sulfate de sodium anhydre et on la distille.
On obtient 292. g d'un produit bouillant à 70 C sous une pression de 18 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants C 48,6 % en poids (théorie : 48,6 % en poids) H' 4,57% en poids (théorie : 5,20% en poids) Br 46,7 % en poids (théorie : 46,2 % en poids)
On obtient le même composé en faisant réagir le bicyclo-(2,2,1)- heptène-2 avec la N-bromo-succinimide d'après Inéquation de réaction suivan- te :
EMI8.2
Un produit d'addition des réactifs peut très bien,se former d'abord.
EMI8.3
Avec 159$ g de bicycloheptène et 315 g de bormosuccinimide, on 'ob.. tiéntxpaç à:istilla.ti61i)ihO':dêJ 3-bromo-nortrioyclene bouillant à 65-6SOC sous une pression de 15 mm de mercure.
On détermine l'identité des produits ainsi obtenus et leur struc- ture de nortricyclène par l'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges.
EMI8.4
On obtient le nortricyclènol-3 par hydrolyse du 3-bromonortri- cyclène préparéà partir du bicycloheptadiène et de l'acide bromhydrique de la manière décrite ci-dessus. La réaction s'effectue d'après l'équation sui- vante :
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EMI9.1
On met en suspension 4 g de 3-bromo-nortricyclène et 5 g de car- bonate de calcium, venant d'être préparé dans 50 cm3 d'eau et on fait subir au mélange un reflux pendant 5 heures. On isole le produit par extrac- tion par l'éther. On recristallise dans le pentane le résidu obtenu après évaporation de l'éther. Le rendement est de 1 g.
On identifie la structure du nortricyclène par l'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges. On constate que l'ester formé avec l'acide 3,5-dinitrobenzoique fond à une tem- pérature de 116-117 C.
EXEMPLE 6.
On prépare l'acide 3-nortricyclyl mercapto acétique d'après 1'équation de réaction suivante :
EMI9.2
On mélange une solution aqueuse à 80 % d'acide thioglycolique en proportion d'un mol, de cet acide avec 1,5 mol. dé bicycloheptadiène. La for- mation du mélange donne lieu à un dégagement de chaleur. On continue à chauf- fer le système à deux phases dans un bain de vapeur pendant 18 heures. On distille le produit et on obtient après élimination d'un produit préliminai- re une huile visqueuse, bouillant à 145 C sous une pression de 0,3 mm de mer- cure et dont l'indice de réfraction n26/D= 1,5401.
L'analyse donne les résultats suivants : C 59,5 % en poids (théorie 58,7 % en poids) H 5,7 % en poids (théorie 6,5 % en poids) S 16,8 % en poids (théorie 17,4 % en poids);
On constate que le poids moléculaire est égal à 200 (théorie 184).
Exemple 7.
On prépare le formiate de 3-nortricyclyle d'après Inéquation de réaction suivante :
EMI9.3
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Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante
EMI10.1
On mélange 1 mol. d'acide fornique et 1 mol. de bicycloheptadiène.
Il ne se produit pas de dégagement de chaleur. On chauffe le système à deux phases ainsi obtenu dans un bain de vapeur pendant 18 heures. On ne peut dis-. tinguer qu'une seule phase au bout de ce temps. On obtient par distillation une huile incolore bouillant à une température de 74 - 78 C sous une pression de 37 mm de mercure et dont l'indice de réfraction n25,5/D = 1,4731.
L'analyse donne les résultats suivants : C 69,4 % en poids (théorie 69,5 % en poids) H 72 % en poids (théorie 7,2 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la pré- sence en proportion notable du composé de nortricyclyle. On constate par hy- drogénation catalytique la présence d'un isomère non saturé en proportion de 32 % en poids, EXEMPLE 8,
On prépare l'acétatede 3-nortricyclyle d'après 1-'équation de réac- tion suivante :
EMI10.2
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
Il se forme un sous-produit non saturé, représenté probablement par la formule suivante -
EMI10.3
On chauffe à 100 C pendant 3 heures un mélange de 46 g de bi- cycloheptadiène, de 120 g d'acide acétique et d'l cm3 diacide sulfurique à 40 %. On isole le produit en versant le mélange de la réaction dans l'eau, en l'extrayant par le pentane., pais en le distillant. On obtient 52 g d'une huile, fluide, incolore, bouillant à 74 - 76 C sous une pression de 10 mm
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de mercure.
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la pré- sence en proportion notable du composé de nortricyclène, tandis qu'une hydro- génation catalytique indique la présence d'un isomère non saturé-en propor- tion d'environ 15 % en poids.
On hydrolyse l'acétate de 3-nortricyclyle ainsi obtenu à l'état du composé mono-hydroxy correspondante qui, ainsi qu'on le constate, est identique au composé obtenu par hydrolyse du 3-bromonortricyclène ainsi qu'il est décrit dans l'exemple 5.
On prépare la diacétate de 3,5-nortricyclyle à partir du bicyclo- heptadiène et d'un excès diacide acétique en présence d'un agent oxydant consistant en minimum de plomb, d'après Inéquation de la réaction suivante :
EMI11.1
On chauffe à 60 C une solution de 500 cm3 de bicycloheptadiène dans 1 litre diacide acétique. Puis on ajoute par portions 780 g de minium (Bb3O4), et étant donné que la réaction est exothermique., la température se maintient à cette valeur. Une fois la totalité de l'oxyde de plomb consom- mée par réduction à l'état d'acétate de plomb bivalent, on dilue le mélange de la réaction avec de l'eau et on l'extrait par le pentane.
En distillant l'extrait, on obtient 149 g de diacétate de 3,5-nortricyclyle bouillant à 84- 98 C sous une pression de 0,5 mm de mercure. L'analyse donne les résultats suivants : C 63,0 % en poids (théorie 62,9 % en poids) H 6,75% en poids .(théorie 6,67% en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la pré- sence d'une notable proportion d'un dérivé de nortricyclène. 'La propor- tion de brome absorbé indique que-.le produit, contient 42 % en poids d'un iso- mère non saturé,.
EXEMPLE 9.,
On prépare le chloroacétate de 3-nortricyclyle d'après l'équation de réaction suivante :
EMI11.2
On fait subir un reflux dans un bain de vapeur pendant 22 heures à un mélange d'un mol. d'acide monochloroacétique et d'1,5 mol. de bicycloheptadiène. On distille le produit brut noir foncé et on obtient le chloroacétate de 3-nortricyclyle sous forme d'huile incolore bouillant à 85 - 89 C sous une pression de 0,8 mm de mercure et dont l'indice de réfraction n26/D= 1,4911.
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L'analyse donne les résultats suivants : C 57,0 % en poids (théorie 58,1 % en poids) H 5,6 % en poids (théorie 6,0 % en poids) Cl 19,5 % en poids (théorie 19,1 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la structure de nortricyclène du composé.
EXEMPLE 10.
On prépare le benzoate de nortricyclyle d'après 1'équation de réaction suivante :
EMI12.1
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
On ajoute 1 mol d'acide benzoïque et 1,25 mol de bicycloheptadiè ne, puis on ajoute, avec précaution, 5 cm3 d'acide sulfurique concentré. On chauffe le mélange dans un bain dé vapeur avec reflux pendant 18 heures, puis on le refroidit et on le reprend dans l'éther. On lave la solution éthérée avec de l'eau. Après séchage, on évapore le solvant de la solution et on dis- tille l'huile résiduelle en obtenant une huile incolore bouillant à 114-117 C sous une pression de 0,1 mm de mercure et dont l'indice de réfraction n D29,5/D = 1,5421.
L'analyse donne les résultats suivants C 78,0 % en poids (théorie 78,5 % en poids) H 6,6 % en poids (théorie 6,6 % en poids)
On constate que le poids moléculaire = 222 (théorie = 214).
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la structure de nortricyclyle du composé.
EXEMPLE 11.
On prépare le stéarate de 3-nortricyclyle d'après l'équation de réaction suivante :
EMI12.2
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
On mélange 1 mol d'acide stéarique et 1,25 mol de bicyclohepta- diene, puis on ajoute avec précaution 6,0 cm3 d'acide sulfurique concentré.
Le mélange prend une teinte foncée et on le chauffe dans un bain de vapeur avec reflux pendant 18 heures. On reprend l'huile lourde ainsi obtenue dans. l'éther et on la lave avec de l'eau. Après séchage, on évapore le solvant
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et on reprend la résidu d'huile lourde dans l'hexane, on le concentre et on le conserve dans le réfrigérateur pendant la nuit. On élimine par filtrage la matière solide qui se sépare en distillant le filtrat après-élimination du solvant, on obtient une huile légèrement teintée en jaune, à points d'ébul- lition compris entre 180 et 193 C sous une pression de 0,1 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants : C 79,1 % en poids (théorie 79,8 % en poids) H Il,5 % en poids (théorie Il,7 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique la struc- ture de nortricyclyle du composé.
EXEMPLE 12.
On prépare le 3-méthoxy-nortricyclène d'après l'équation de réac- tion suivante :
EMI13.1
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
Il se forme un sous=produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI13.2
On fait subir un reflux pendant 47 heures à un mélange de 920 g de bicycloheptadiène., 768 g de méthanol et 60 g d'acide sulfurique concentré, On traite le produit en l'extrayant par l'éther, puis on le sépare par distil- lation du produit de double addition à point d'ébullition plus élevé. On obtient 407 g d'un produit bouillant à 51-57 C sous une pression de 18 mm de mercure dont l'indice de réfraction n26/D =-1,4689 et le poids moléculaire = 130. (théorie 124).
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit contient en proportion notable le composé nortricyclénique. La présence d'un isomère non saturé en proportion de 26% en poids est indiquée par une hydrogénation catalytique.
On redistille une faible portion (10 g) du produit et on constate qu'il bout à une température de 48 C sous une pression de 19 mm de mercure et que son indice de réfraction n26/D = 1,4627.
On constate par hydratation catalytique que la teneur en isomère non saturé a augmenté à 45 % en poids.
L'analyse donne les résultats suivants : C 77,2 % en poids (théorie 77,4 % en poids)
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E 9,73 % en poids (théorie 9,68% en poids)
Exemple 13.
On prépare le 3-allyloxynortricyclène d'après Inéquation de réac- tion suivante :
EMI14.1
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI14.2
On fait subir un reflux pendant 4 heures à un mélange de 92 g de bicycloheptadiène, 232 g d'alcool allylique, 2 cm3 d'acide sulfurique concen- tré et 2 cm3 d'eau, la température du mélange de la réaction restant à 74 C pendant toute cette durée. On ajoute 2 cm3 d'un supplément d'acide sulfurique concentré au bout des deux premières heures. On traite le produit par extrac- tion par l'éther et on le purifie davantage par distillation. En redistil- lant le produit brut., on obtient 59 g d'un produit bouillant à 75 -80 C sous une pression de 19 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants : C 79,% en poids (théorie 80,0 % en poids) H 9,24% en poids (théorie 9,35% en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit contient le composé de nortricyclyle en proportion notable. La présen- ce d'un isomère non saturé en proportion de 20 % en poids est indiquée par une hydrogénation catalytique.
EXEMPLE 14,
On prépare le tétrahydrofurfuryloxynortricyclène d'après l'équa- tion de la réaction suivante :
EMI14.3
<Desc/Clms Page number 15>
EMI15.1
en présence d'un catalyseur de trifluorure de bore.
Il se forme un sous-produit non saturé, représenté probablement par la formule suivante :
EMI15.2
On chauffe dans un ballon d'un litre équipé avec un condenseur à reflux et une enveloppe de chauffage électrique un mélange de 306 g d'alcool tétra-hydrofurfurylique, 100 g de bicycloheptadiène et 5 cm3 du composé d'ad- dition de trifluorure de bore et de diéthyléther. On interrompt le chaùffa- ge lorsque la température du mélange atteint 130 C. Si la température s'é- lève spontanément à 150 C, on interrompt la réaction par refroidissement La durée totale de la réaction est de 3 heures. Puis on dilue le mélange de la réaction avec de l'éther et on lave la solution dans l'éther successive- ment avec une solution de bicarbonate de sodium., de l'eau et une solution sa- turée de chlorure de sodium.
Après évaporation de l'éther, on distille le résidu en séparant le produit qu'on désire obtenir d'un produit de double additionà point d'ébullition plus élevé. On obtientpar redistillation le composé pur pesant 29,6 g. Il bout à 70-82 C sous une pression de 0,3 mm de mercure et son indice de réfraction n30/D = 1,4829.
L'analyse donne les résultats suivants : C 74,2 % en poids (théorie 74,2 % en poids) H 8,93% en poids (théorie 9,28% en poids)
Le poids moléculaire est égal à 201 (théorie 194).
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique'que le produit contient le composé de notricyclyle en proportion notable. La présen- ce d'un isomère non saturé en proportion de 50% en poids est indiquée par une hydrogénation catalytique.
EXEMPLE 15.
EMI15.3
On prépare le 3-cyclohexylox,ynortricyclêne d'après l'équation de réaction suivante :
EMI15.4
<Desc/Clms Page number 16>
en présence d'un catalyseur d'acide sulfurique.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI16.1
On chauffe dans un ballon d'l litre équipé avec -on condenseur à reflux et une enveloppe de chauffage électrique un mélange de 165 gr de cyclohexanol, 100 g de bicycloheptadiène, 2 cm3 d'acide sulfurique concentré et 2 cm3 d'eau. La température du mélange de la réaction est de 95 C au commencement de la réaction. Elle monte progressivement et atteint. 125 C au bout de 2 heures et quart. On refroidit alors le mélange et on le mélan- ge avec de l'eau. On isole le produit par extraction par l'éther et par distillation. On obtient 53,5 g d'un produit bouillant à 60- 64 C sous une pression de 0,3 mm de mercure et dont l'indice de réfraction n32/D = 1,4875.
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit contient le composéde nortricyclyle en notable proportion. La présence d'un isomère non saturé en proportion de 35 % en poids est indi- quée par une hydrogénation catalytique.
L'analyse donne les résultats suivants : C 81,0 % en poids (théorie 81,3 % en poids) H 10,42% en poids (théorie 10,42% en poids)
EXEMPLE 16.
On prépare le 3--benzyloxynortricyclène d'après l'équation de réac- tion suivante :
EMI16.2
en présence d'un catalyseur d'acide p-toluène sulfonique.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI16.3
<Desc/Clms Page number 17>
On chauffe dans un bain de vapeur pendant 18 heures .un mélange de 10,8 g (1 mol) d'alcool benzylique, 92 g (1 mol) de bicycloheptadiène et 4 g d'acide p-toluène sulfonique. La température du mélange varie de 92 à 94 C.
Après la période de chauffage,on fait passer le liquide dans 'un entonnoir de séparation et on le lave successivement avec cinq portions de 100.cm3 d'une solution de carbonate de sodium à. 5 % et avec une portion de 100 cm3 d'une solution saturée de chlorure de sodium. 'En distillant la pha- se liquide organique., on obtient 82 g de 3-benzyl-oxynortricyclène bouillant à 85-87 C sous une pression de 0,4 mm de mercure et dont l'indice de réfrac- tion n33/D = 1,5334.
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit contient le composé de nortricyclyle en proportion notable. La pré- sence d'un isomère non saturé en proportion de 44 % en poids est indiquée par une hydrogénation catalytique.
On recommence l'opération en présence d'un catalyseur de trifluo- rure de bore.
On chauffe dans un bain de vapeur pendant 6 heures un mélange de 46 g de bicycloheptadiène, 45 g d'alcool benzylique et 2 gouttes du compo- sé d'addition du trifluorure de bore et du diéthyléther. On isole le produit de la même manière que ci-dessus et on obtient 4,5 g de 3-benzyloxynortricy- clène bouillant à 74 -84 C sous une pression de 0,2 mm de mercure et dont l'indice de réfraction n24/D = 1,5378.
L'analyse du produit obtenu avec le trifluorure de bore donne les résultats suivants C 84,0 % en poids (théorie 84,0 % en poids) H 7,60% en poids (théorie 8,02% en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit est sensiblement identique à celui qui a été obtenu en présence de l'acide p-toluène sulfonique. L'hydrogénation indique qu'il contient une proportion de 48 % en poids de l'isomère non saturé.
EXEMPLE 17.
On prépare le 3-phénoxynortricyclène d'après l'équation de réaction suivante :
EMI17.1
en présence d'un catalyseur d'acide p-toluène sulfonique.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI17.2
<Desc/Clms Page number 18>
On chauffe pendant 3 heures sur un bain de vapeur dans un ballon comportant un condenseur à reflux un mélange de 94 g (1 mol) de phénol, 300 g de bicycloheptàdiène et 2 g d'acide p-toluène sulfonique. Puis on dilue le ' mélange de la réaction avec de l'éther et on le lave successivement 'avec -une solution d'hydroxyde de sodium-diluée, de l'eau et une solution saturée de chlorure de sodium. On sèche la solution dans l'éther sur le sulfate de so- dium anhydre, puis on la distille.
On obtient 71 g de 3-phénoxynortricyclè- ne bouillant à 72-75 C sous une pression de 0,3 mm de mercure et dont l'in- dice de réfraction n 26/D = 1,5496.
L'analyse donne les résultats suivants : C 83,6 % en poids (théorie 83,8 % en poids) H 7,54% en poids (théorie 7,53% en poids)
Le poids moléculaire s'avère être de 195 .(-théorie : 186).
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit contient le composé de nortricyclyle en notable proportion. La pré- sence d'un isomère non saturé en proportion de 29 % en pôids est indiquée par une hydrogénation catalytique.
EXEMPLE 18
On prépare le cinnam.ate de 3-nortricyclyle d'après l'équation de réaction suivante :
EMI18.1
en présence d'un catalyseur de trifluorure de bore.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI18.2
On chauffe modérément avec reflux pendant 1 heure en agitant constamment un mélange de 29,6 g (0,2 mol) d'acide trans-cinnamique, 36,8 g (0,4 mol) de bicycloheptadiène., 200 cm3 de benzène et 10 g du composé d'ad- dition de trifluorure de bore et de diéthyl éther. Puis on refroidit le mélange de la réaction, on le lave avec de l'eau, puis avec une solution de carbonate de sodium ét enfin de nouveau avec de l'eau. Après séchage on dis- tille le produit sous pression réduite. On obtient le cinnamate de 3-nortri- cyclène sous forme d'huile incolore, bouillant entre 136 et 139 C sous une pression de 0,2 mm de mercure, avec un rendement de 37 g.
L'analyse donne les résultats suivants : C 79,7 % en poids (théorie 80,0 % en poids) H 6,71% en poids (théorie 6,67% en poids)
<Desc/Clms Page number 19>
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit ainsi obtenu consiste pour une partie importante en ester de nortri- cyclyle. L'hydrogénation catalytique indique que 60% en poids du produit con- sistent en un isomère non saturé.
EXEMPLE 19.
On prépare le crotonate de 3-nortricyclyle d'après l'équation de réaction suivante :
EMI19.1
en présence d'un catalyseur de trifluorure de bore.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par @ la formule suivante :
EMI19.2
On chauffe avec reflux à 120-121 C pendant une heure et demie en agitant sans cess'e un mélange de 17,2 g (0,2 mol) d'acide crotonique, 36,8 g (0,4 mol) de bicycloheptadiène et une goutte du composé d'addition de trifluorure de bore et de diéthyl éther. On refroidit le produit, on le lave avec de l'eau, puis avec une solution de carbonate de sodium et fina - lement de nouveau avec de l'eau, Après séchage on distille le produit.
On obtient le crotonate de 3-nortricyclyle sous forme d'huile incolore bouillant à 74,5 - 77 C sous une pression de 1,1 mm de mercure, avec un rendement de 20,2 g ; l'indice de réfraction du produit n24/D = 1,4932.
L'analyse donne les résultats suivants : C 74,0 % en poids (théorie 79,2 % en poids) H 8,2 % en poids (théorie 7,9 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit consiste en grande partie en un composé de nortricyclyle et une hydro- génation catalytique indique que 10 % en poids du produit consistent en un isomère non saturé.
EXEMPLE 20,
On prépare l'oléate de 3-nortricyclyle d'après l'équation de réaction suivante :
<Desc/Clms Page number 20>
EMI20.1
en présence d'un catalyseur de trifluorure de bore.
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI20.2
On agite à 55 C pendant 5 heures et demie un mélange de 141 g (0,5 mol) d'acide oléique, 46 g (0,5 mol) de bicycloheptadiène et 10 g de composé d'addition de trifluorure de bore et de diéthyléther. On refroidit le mélange, on le lave avec de l'eau, on le reprend dans le benzène et on lave la solution dans le benzène successivement avec une solution diluée de carbonate de sodium et avec de l'eau. Après séchage, on distille la solution de façon à éliminer le benzène et on obtient un résidu consistant en une hui- le qu'on fractionne sous pression réduite.
On obtient ainsi 93,5 g d'oléate de nortricyclyle sous forme d'huile jaune pâle bouillant entre 200 et 2150 C sous une pression de 1,8 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants : C 78,6 % en poids (théorie 80,2 % en poids) H Il,1 % en poids (théorie 11,2 % en poids)
Poids moléculaire = 340 (théorie 374)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit ainsi obtenu consiste en notable proportion en composé de nortricycly- le et une hydrogénation catalytique indique que 10 % en poids du produit con- sistent en un isomère non saturé.
EXEMPLE 21.
On prépare le 3-phénylnortricyclène d'après l'équation de réaction suivante :
EMI20.3
en présence d'un catalyseur de chlorure d'aluminium et de chlorure d'hydrogène.
<Desc/Clms Page number 21>
Il se forme un sous-produit non saturé représenté probablement par la formule suivante :
EMI21.1
On fait barboter du chlorure d'hydrogène dans un mélange- de 78 g de benzène (1 mol) et 2 g de chlorure d'aluminium'anhydre jusqu'à ce que la solution soit saturée. On ajoute goutte à goutte en agitant 138 g de bicyclo- 2,5-heptadiène (1,5 mol) en maintenant le mélange à une température comprise entre -7 et + 15 C pendant environ une heure, On élimine par filtrage le précipité formé et on lave le filtrat à plusieurs reprises avec de l'eau et on le dilue avec 850 cm3 d'acétone, Après avoir éliminé un précipité incolo- re qui s'est formé, on réduit le voltune du filtrat dans un bain de vapeur, puis on le distille.
On recueille une huile incolore à une température de' 55-600 0'.--sous une pression de 0,3 à 0,5 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants : C 91,3 % en poids (théorie 91,8 % en poids) H 8,6 % en poids (théorie 8,2 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit consiste principalement en 3-phénylnortricylène et l'hydrogéna- tion catalytique indique la présence d'un isomère non saturé en proportion de 23 % en poids.
EXEMPLE 22
On prépare le 3-tolylnortricyclène d'après l'équation de réaction suivante :
EMI21.2
en présence 'd'un catalyseur de chlorure d'aluminium et de chlorure d'hydro- gène.
Il se forme une faible proportion d'un sous-produit non saturé représente probablement par la formule suivante :
EMI21.3
<Desc/Clms Page number 22>
On fait barboter HCl sec dans un mélange de 10 g de chlorure d'aluminium anhydre dans 184 g (2 mois) de toluène jusqu'à ce qu'il se forme une huile de couleur rouge orangé, à laquelle on ajoute ensuite goutte à gout- te en agitant 46 g de bicycloheptadiène (0,5 mol) à raison de 40 gouttes par minute. On maintient la température à une valeur de' 20 +¯ 2 C au cours de l'addition et ensuite pendant 4 heures. Puis on verse lentement le mélange de la réaction dans 1500 cm3 d'acétone qu'on refroidit à une température de -20 à -30 C.
On agite le mélange et on laisse la température remonter jus- qu'à la température ambiante. On élimine par filtrage le précipité formé.
On débarrasse le filtrat d'acétone et de toluène dans le vide. On dilue la solution restante d'abord avec 1000 cm3 d'acétone et on la filtre. Après élimination de l'acétone, on dilue la solution avec du méthanol et on la refiltre. On élimine ainsi les matières insolubles éventuelles. On réduit le volume du filtrat dans un bain de vapeur et on distille le résidu dans le vide. On recueille la fraction bouillant à 109-11 C sous une pression de 2 mm de mercure.
L'analyse'donne les résultats suivants : C 90,7 % en poids (théorie 91,3 % en poids) H 9,9 % en poids (théorie 8,7 % en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges indique que le produit consiste principalement en tolylnortricyclène et l'hydrogénation catalytique indique qu'il contient au plus 7 % en poids d'un isomère non saturé.
EXEMPLE 23
On prépare le 3-chloro-5-acétylnortricyclène d'après l'équation de la réaction suivante :
EMI22.1
On ajoute goutte à goutte 10 cm3 de SnCl4 anhydre à une solution agitée mécaniquement de 368 g de bicycloheptadiène dans 400 cm3 de chlorure d'acétyle. La température s'élève progressivement et à 55 C, lorsque la moi- tié à peu près du catalyseur a été ajoutée, la réaction devient très active et se poursuit exothermiquement, La solution prend une couleur foncée.. et il est nécessaire dé la refroidir par intermittences. On ajoute goutte à gout- te le complément du catalyseur lorsque la réaction violente s'est calmée.
Les additions successives de SnCI durent au total une heure. Puis on chauffe le mélange de la réaction à 75 - 85 C pendant 3 heures. Après refroidis- sement à la température ambiante, on ajoute 600 cm3 d'eau pour détruire l'ex- cès de chlorure d'acétyle et le catalyseur. Puis on extrait le mélange par portions intermittentes avec 1300 cm3 de pentane, on sèche l'extrait sur Na2SO4 anhydre, on le distille dans le vide, puis on le refractionne. On ob- tient le 3-acétyl-5-chloronortricyclène à l'état très pur sous forme d'une fraction boùillant à 78-83 G sous une pression de 0,1 mm de mercure.
L'analyse donne les résultats suivants : C 63,3 % en poids (théorie 63,3 % en poids) H 6,48% en poids (théorie 6,48% en poids) CI 21,0 % en poids (théorie 21,0% en poids)
L'analyse spectroscopique aux rayons infra-rouges fait apparaître
<Desc/Clms Page number 23>
la structure du nortricyclène,
L'hydrogénation indique que le produit est complètement saturé.
On obtient des résultats sensiblement identiques en remplaçant le catalyseur de SnCl4 par un catalyseur de ZnCl2.