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Préparation d'époxides polycycliques substitués par des halogènes.
La présente invention concerne un procédé ae préparation d'époxides polycyliques substitués par des halogènes,et plus particulièrement un procédé de préparation d'époxides pentacycliques haxachloro-substitu
L'un des objets de l'invention est de prépa@er des époxides polycycliques polyhalo-substitués.
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Un autre objet de l'invention est de préparer de
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nouvelles compositions de matières compi'-cnonu des époxides pentacycliques hexachloro-suostitués utiles comme insecticides et anti-arachnides.
Un mode de réalisation de l'invention consiste en un procédé dans lequel on fait réagir un époxide 1,2 non saturé
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avec un diène cyclique conjugué, on effectue la conaensa-it.n subséquente du produit de réaction avec un polyhalocycloalcadiène et la récupération du produit de condensation résultant.
Un mode de réalisation spécifique de la présenta invention consiste en un procédé dans lequel on fait. r@@@ir un époxide 1,2 non-saturé avec le cyclopentadiène untempérature comprise entre environ 150 C et environ 190 C et à la pression supra-atmosphérique pour former un composé époxyalcoylbicyclique, on fait ensuite
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condenser le dit composé avec le hexacllorocyclo:-.enT;'3.'1i';',.,,, et on récupère lTépoxyalcoylhexachlorodiméthanoâphtaïè:e résultant.
Un mode de réalisation encore plus spécifique de l'invention consiste en un procédé dans lequel en fait
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réagir le monoxide de butadiène avec le cyclopentéici èr..:, à une température comprise entre environ 150 C et environ 190 C et à une pression supra-atmosphérique pour forcer le 5-époxyéthylbicylo(2,2,1)-2-heptène, on condensa ensuite @e dit heptène avec le héxachlorocyclopentadiène et on
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récupère le 2-(époxyéthyl)-5sb,,8,9 "-héxacnloro- 1, 2,3,I,Ia, 5, ô, a-octarydro-i,., 5, é-àiméthanonapntalènc résultant.
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Encore un autre mode de réalisation spécifique de l'invention consiste en une nouvelle composition de matière comprenant le 2-(époxy-éthyl)-5,6,7,8,9,9-
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héxachloro-1, 2, 3 ,.,.a, 5 , $, $a-octahydro-l,l, 5 , -diméthar.o- naphtalène.
D'autres objets et modes de réalisation seront mentionnés ci-après dans la description détaillée de l'invention.
Il a été maintenant trouvé que des composés qui sont
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préparés par la condensation de polyhalocyclodlcaaiènes conjugués avec les produits de réaction de cycloalcadiènes conjugués et époxides non saturés
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possèdent une activité insecticide et anti-arCnniae. va:.# le procédé selon l'invention on fait d'abord réagir des diènes cycliques conjugués avec des époxides non saturés et les produits de cette réaction sont ensuite condensas avec des polyhalocycloalcadiènes pour former les composés désirés.
Les diènes cycliques conjugués pouvant être employés
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dans cette réaction comprennent le 1,')-cyclopentadiène (ordinairement, et ci-après, désigné simplement cone cyclopentadiène), 1,3-cyclohéxadiène, 1,3-cyclohertaiène, ¯c., les diènes cycliques alcoyles substitués tels que 5-méthylcyclopentadiène, 5,5-dinéthylcyclopeniadi ène, 1,2,4-triméthylcyclopentadiène, 1-étnylcyclopentadiène, 1.12-,Iiméthylcyclopentadiène, 1,2-di-éthylcyclopentadiène, etc., l-méthyl-1 ,>-cyclohéxaàiène, 1-éthyl-!,j-cyclohéxauiène, 1,2-diméthyl 1,j-cyclohéxa'ui'ùne, i,5.-üiméz:.yî-i,-cyclonéxaaièns 5,6-àimét-iyl-1,3-cyclohéxaàiène, 1,5-t-rimëthyl-1,3cyclohéxaaiène, 1,5,o-triéthyl-l,j-cyclohéxadiène, etc.
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Le réactif qui est condensé avec le diène cyclique dans le présent procédé et qui est mentionné ici comme étant un époxide non saturé, peut être choisi aussi bien dans .Les
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séries aliphatiques que dans les séries mono- et -' 1 -1
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naphténiques, y compris plus particulièrement les époxides 1,2 de la formule .
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où R est un radical d'hydrocarbure aiipn:tique, c: c:.ß - -, bicyclique ou polycyclique contenant au moins une 4a...bi liaison non aromatique et R' est choisi inJ.él,en,iétffiw,,"n: . ¯¯. le groupe consistant en hycrogène, alcoyle, cycio Le :.".---, bicycloalcoyle et radicaux aryle. ue tels c#',p)s'S wpeuvent être mentionnés comme étant des époxiJ9 1,-
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..
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non-saturés, la désignation 1,2 indiquant -Ille 1,)x:Í.:eil est lié aux atomes adjacents de carbone.
Des co.npos''-5 spécifiques typiques de ces époxides 1,2 non-saturés Cu <,r ;¯ .', les composés suivants 3,4-époxy-1-butène (monoxiae de ',1+:'" :: : .
3,4-époxy-2-méthyl-1-butène, j,4-époxy-z-êtry 1-1-ÙU.cm , 4, 5-époxy-2-pentène, %,5-épaxy-1-penténe, ' ,2-éporr-.-rm:¯::., ,4-époxy-1-hexène, etc., 3,4-époxy-l-cyclohexène, 4, )-, 0-::7-', cyclohexène, etc., 1-,rinyl-1,2-epoxycyc.tohêxa:, rta., 3-(époxyéthyl)cyclohexène, etc., 5,o-.êpox^-,,,-r..cî =:., 5-(époxyéthyl)bicyclo(2,2,1)-2-hptène, 3,C.
La condensation d'un époxide 1,2 non sa uré <.Je;: ur. diè..e cyclique conjugué selon la prfse:1a inv-r't.jon !e. fait à des températures co:nprises entre environ 5fJ u e= environ 250 C, et de préférence entra -u'i 81.:. e:1vr:m -. c'--' >
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plus, la réaction se fait aux pressions atmosphériques
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ou supra-atmosphériques allant jusque environ lOU a ;nosT: ¯ ¯ ou davantage, les limites préférées étant comprises entre environ 1 et environ 75 atmosphères. Les pressions supra-atmosphériques employées dans cette réaction peuvent être obtenues par l'introduction d'un gaz inerte, tel que de l'azote, dans la chambre de réaction fermée.
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Les conditions de réaction dans lesquelles ia co::::e:5ét -- , -e= réalisée, dépendront dans une large mesure des réactits particuliers soumis à la réaction.
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La proportion entre diènes cycliques r¯: .v.;a-¯ et époxides non-saturés dépendra du produits c-:..¯... particulier qu'on désire obtenir. Par exe'r.p.3, lorsqu'on désire obtenir l'époxide d'un :iyr ,i*=,r= bicyclique, la ppvfportion molaire entre di èn2 ;.:;;-1 conjugué et 1'époxidu non saturée sera de 1 . 1. aréaction aura principalement lieu selon la ro? > cU - r. 3..'.'
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Cependant, si on désire obtenir un désire ;r.t.;w; ^¯'¯ . comme produit principal, on fait réagir ce\(X -aoles d 1:-. ¯¯ ¯ cyclique conjugué avec une mole d'époxide oîéfi,nigue, ta: .ib que si l'on désire obtenir un époxide neptacyc:1.gue on fait réagir trois moles d'un diène cyclique conjugué avec une mole d'époxide oléfinique.
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Les époxides polycycliques qui résultent de la réaction mentionnée ci-dessus sont ensuite condensés avec un polyhalocyclo-alcadiène conjugué. Des composés spécifiques typiques, à titre d'exemples, de ces diènes cycliques substitués à l'halogène comprennent
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les suivants:5-chlorocyclopentddiène 5,5-dichlorocyclopentadiène, 5-bromocyclopentadiène, 5,5-dibromocyclopentadiène, 1,2,4-trichlorocyclopentaàiène, 1,5,5trichlorocyclopentadiène, l,4,5,5-tétrachlorocyclopentadi-;r 1,2,3,5,5 - pentachlorocyclopentadiène, héxachlorocycio-
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pentadiène, héxabromocyclopentadiène, etc., l-chiîoro-1,>cyclohéxadiène, 1,2,- dichloro-1,3 - cyclohéxadiène, i-;r 1,3-cyclohéxadiène, octachioro-1,5-cyclohéxaai èfie, etc-, 1-chloro-1,3-cycloheptadiène, 1,2-dichloro-1,3-c:,cloheptadiène, 1,2,;
rtrichloroheptddiène, 1,,,.,5,j- héxachloro - 1,3 - cycloheptadiène, décacnloro - 1,3cycloheptadiène, etc.
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La condensation du polyhalocycloalcadièr,e avec l'époxide polycyclique est également réalisée à aes tempratures comprises entre environ 50 C et environ 25GoC, et de préférence entre 8C C et environ 2uu'C. De plus, la réaction se fait à des pressions atmospnériques ou supra-atmosphériques de 100-atmosphères ou plus, de préférence entre environ 1 atmosphère et environ 75 atmosphères.
Des exemples d'époxides polycycliques substitues par des halogènes provenant de cette condensation, et constituan de nouvelles compositions sont, entre autres
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2-(époxyéthyl)-5,6,7,$,9,9-héxachloro- 1,2,3,4,4a,5,8,8a,
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octahydro-1,%,5,8-diméthanonaphtaléne , 2-(1,2-époxypropyl)- 5 ,6,7,8,9,9-héxachloro-1,2,3 ,4,4a,5,8,8a-octahydro-1,%,5,8diméthanonaphtalène, 2-(1,2-époxybuyl)-5,6,7,ë,9,9héxachloro-1,2,3,4,4a,5,8,8a-octahydro - 1,4,5,8 - diméthanonaphtalène, 2- ( 1,2-époxypropyl)-3-méthyl-5,6,7,8,9,9 héxachloro-1,2,3,4,4a.5,8,8a-octahydro - 1,4,5,8 diméthanonaphtalène, 2-(1,2-époxy -2-méthylpropyl) - 5,6,7,8,9,9-héxachloro-l,2,3,4,4a,5,8,8a-octahydro - 1:
,),8 - diméthanonaphtalène, 2-(1,2 - épox-ycyclohéxyl) - 5,6,7,8,9,9- héxachloro-l,2,3,4,4a,5,8,8a-octahydro - 1,4,5,8 - diméthanonaphtalène.
Il est bien entendu que les composés ci-dessus ne
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sont donnés qu'à titre d'exemples de la classe de c(.nr' ,ss ;.=i.- vant être préparés par le procédé selon la présente invention et que le dit procédé n'y est pas nécessairement limité.
Le procédé selon la présente invention peut être réalisé de toute manière appropriée et peut être un procédé soit de type discontinu, soit de type continu. Lorsqu'on réalise une opération de type discontinu, on place une quantité de matière de départ, notamment le diène cyclique conjugué et lépoxide 1,2 non-saturé dans un récipient de réaction tel qu'un autoclave, et on procède à la réaction à la pression supraatmosphérique et aux températures élevées mentionnées ci-dessus.
Une façon appropriée de créer la pression, supra-atmos nérique ci-dessus est donnée*par l'introduction d'un gaz inerte, tel que de l'azote ou hydrogène, dans le récipient de réaction. alternativement, la pression peut être donnée par la pression de vapeur des réactifs. Le réacteur est chauffé à la
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température désirée et la réaction continue vers son achèvement, après quoi le réacteur et son contenu sont laissés se refroidir à la température ambiante et la pression est réduite.
Le produit de la réaction est alors séparé de ia matière qui n'a pas réagi par des moyens conventionnels, par exemple par une distillation fractionnée, cristallisation fractionnée, etc., tandis que les matières de départ qui n'ont pas réagi, peuvent être remises dans le circuit pour être re-utilisées. Le produit de la réaction peut ensuite être retourné dans .Le récipient de réaction ou être placé dans un seconl récipient de réaction en même temps que le polyhalocycloalcadiène tel que l'héxachlorocyclopentadiène et chauffé me @em@ér@@@@ déterminée.
A la fin du laps de temps de séjour, .Le réciplen@ son contenu sont refroidis à la température ambiante et@@e produit de condensation désiré est séparé par des moyens conventionnels décrits ci-dessus de toute manière de dépar@ qui n'a pas réagi.
Une autre méthode d'opération du présent procédé est du type continu. Dans cete méthode, les réactifs sont introduits par aes moyens séparés ou à l'état de m@ange, dans un réacteur qui est maintenu aux conditions de température et pression convenant pour la condensation. La zone de réaction dans laquelle la condensation se produit peut être un récipient sans remplissages ou un serpentin, bu bien pourra contenir une matière de remplissage adsorbante telles que brique.? réfractaires, alumine, bauxite hydratée, et analogues.
Lorsque la réaction a été achevée, le produit de la réaction sera retiré de manière continue de .La zone de réaction et séparé des matières de départ qui n'ont pas réagi, par une distillation fractionnée, Les composés n'ayant pas réagi
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consistant en diènes cycliques conjuguée et époxide 1,2 non-saturé peuvent être remis dans le circuit pour être re-employés comme fraction des matières de départ.
Le produit de réaction est ensuite chargé de manière continue dans un deuxième réacteur qui est également maintenu dans les conditions opératoires convenables de température et de pression. Le polyhalocycloalcadiène est également chargé de manière continue dans le deuxième réacteur dans un courant séparé, ou déjà mélangé avec le composé époxy polycyclique avant l'admission. Le produit de condensation est également continuellement retiré, séparé de la matière première qui n'a pas réagi et purifié par des moyens conventionnels, tandis que 'La manière de départ qui n'a pas réagi est remise dans e circuit.
La réaction de condensation de la présente invention peut être réalisée en présence de solvants organiques inertes tels que des composés aromatiques et alcoylés compris le benzène, toluène, xylène, etc., alcools aliphatiques saturés comprenant l'éthanol, propanol., butarol, etc.., ou des éthers comprenanc le diéthyl éther, le dipropyl éther, le méthyl éthyl étner, le méthyl propyl ét@er, le diphényl éther, le diéthyl phényl étner, etc.
Les propriétés physiques des additions d'un polyalocycloalcadiène et le produit de réaction d'un diène cyclique conjugué et un époxide non-sauré, et les effets qu'ils ont sur les formes entomologiques de la vie les rendent particulièrement désirables comme insecticides et anti-arachnides,les divers composés possédant, beaucoup de caractéristiques désirables dans ce but. Par
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exemple, ils sont toxiques aux insectes et arachnides qui détruisent les plantes et les matières normalement exposéesà être infestées par les insectes, leurs effets toxiques se manifestant par contact du poison avec l'insecte. Les insecticides et anti-arachnides comprenant les présents composés sont efficaces pour empêcher le mâchement par ces types d'insectes.
Les composés sont suffisamment volatils de sorte que lorsqu'ils sont appliqués aux plantes destinées à être consommées par les êtres humains, les plantes après leur récolte et après avoir laissé un temps raisonnable pour évaporation de l'insecticide qui leur est appiqué, ne retiennent aucune fraction du toxique qui pourrait empêcher l'utilisation de la plante comme aliment. D'un autre c8té, les composés ont une volatilité suffisamment restreinte pour être retenus sur l'insecte ou l'arachnide pendant le laps de temps requis pour que les effets toxiques du composé se manifestent. La volatilité et la capacité r4te'.tive @ des composés peuvent être modifiées à volonté en les combinant avec des agents de fixation appropriés qui réduisent ou facilitent leurs volatilisation, comme on le désire.
Ainsi, les composés peuvent être dissous dans un solvant à point élevé d'ébullition approprié tel qu'une huile minérale ou végétale, pétrole, etc., une cire telle que de la cire de paraffine, cire d'abeilles ; un alcool à grosse molécule ou étner tel que l'alcool myricylique, éther dibutylique, etc. ; ou bien ils peuvent être émulsifiés avec de l'au ou combinés avec une huile et émulsifiés avec de l'eau par l'addition d'un agept émulsifiant tel qu'un agent actif en surface au mélange de constituants. Ces derniers solvants et dispersants peuvent
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également être employés dans le but spécifique de réduire la concentration des constituants actifs jusqu'au niveau désiré dans une formule insecticide spécifique.
La formule spéciale des constituants actifs en mélange avec le solvant ou dispersant dépendra de son mode d'application. Une composition renfermant jusque 20% de constituant actif peut être jugée préférable dans certains caslorsqu'une pénétration profonde de l'insecticide est souhaitable, comme dans le traitement de matières fibreuses pour supprimer une infestation déterminée. Dars d'autres buts, la concentration requise en constituant actif dans formule peut descendre jusque 0,1%.
En utilisant les composés insecticides etanti-arachnices présents contre la plupart des insectes et arachnides, un composé contenant depuis environ 0,1 jusque environ 5% en @oi@@ de constituant actif est très efficace. Le choix au solvant ou dispersant le plus désirable dépend également de la méthode utilisée pour appliquer le composé insecticide à l'article infesté. Par exemple, un agent porteur normalement gazeux, à bas poids moléculaire de la composition insecticide active, tel que le propane, butane, les Freons, etc. peut être comprimé et liquéfié dans une petite bombe contenant l'insecticide.
En relàehant la pression de la bombe, le porteur liquide fait vaporiser et mettre en suspension une certaine quantité du constituant actif ce qui conne une méthode d'atomisation appropriée pour appliquer les insecticides. Le constituant actif peut également être dissous dans un porteur liquide, tel que de la kérosène, un alcool, ester, cétone, etc., et la solution résultante peut être atomisée par un dispositif d'atomisation approprié.
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sont
Les exemples qui suivent/donnés pour illustrer le procédé seloh l'invention ; ces exemples cependant ne doivent pas être considérés comme restreignant la portée de l'invention.
Exemple I.
Un mélange de 50 gr. de cyclopentadiène et 30 gr. de monoxyde de butadiène a été chauffé à une température comprise entre 150 et 190 C pendant 4,5 heures dans un autoclave rotatif revêtu de verre d'une capacité de 850 c.c., l'autoclave ayant été mise sous une pression initiale d'azote de 50 atmosphères. A la fin de ce laps de temps l'autoclave et son contenu ont été laissés se refroidir à la température ambiante, le produit de réaction absorbé @ane du toluène, et distillé sous pression réduite, ce qui donne les fractions suivantes : 1) 24 gr. d'un produit ayant un point d'ébullition de 69-70 C à 10 mm. (ou environ 191-192 C à 760 mm) ; 2)16 gr. d'un produit ayant un point d'ébullition de 117-121 C à-3 mm.
(ou environ 286-290 C à 760 mm. ) et 3) 2 gr, d'un produit ayant un point d'ébullition d'environ 165-180 C à 3 mm. (ou environ 350-370 C à 760 mm. ) et un point de fusion d'environ 105 C. Les fractions mentionnées ci-dessus ont été analysées et il a été trouvé quelles consistaient en le produit de la réaction du monoxyde de butadiène avec 1, 2 et 3 moles respectivement de cyclopentadiène et ilsavaiert respectivement les formules suivantes :
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La fraction 1 était le 5-(époxyétryl)bicy ct,2,.,¯ --
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heptène.
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Analyse de la fraction 1: 'Ërouvé: C 79,9t ; H ç,11, ¯ pour 212 79,37 ; H g,88.
Analyse de la fraction 2 : 2rouvé C 8b, oCi ri -, '.." I= ,.pour C14H1SO : C 83,12 ; Ti 8,97.
Analyse de la fraction 3: 'l'rouvé: C 81, ; . .,0). oJ,,-,-':.. pour 19H210 C 85,02 ; H 9,01.
10 gr. de 5-(époxyéthyl)bicyclo (z,2,1)- ne¯¯. qui ont été préparés comme décrit, ci-dessus e 2J gr.
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de héxachloro-cyclopentadiène ont été admis avec
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15 gr. de toluène et la solution . été cnauîiô< sos roza à une température d'environ 121 C pen clan t 1'4 h'3ur,.,; s. 8
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proauit de la réaction a été soumis à la distillation
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fractionnée sous pression.réduite et on a obtenu 1-' ;r. d'un liquide ayant un point d'ébilLition je 40;>" Èt 4Cc>
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à 760 mm. pression. L'analyse a montré qu'il
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s'agissait du 2-(époxyét'lyl)-]r,C,7,Ô,',--:2?3Cr..J:O-,,;,=f, 5,8,8a-octahydro-l,4,5,8-aiméthanonaphtalène désiré.
1'rouvé: C 41,28 ; H 3,21 ; Cl 52,04. Calculé pour clCl2C16o ; C 41,11 ; ; Il' 2,90 ; Cl 52,G2.
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Exemple II.
L'activité insecticide et anti-arachnide du type de composé préparé selon l'invention a été déterminée en employant les mouches de maison, les "pea aphids", les araignées rouges et les araignées à deux taches. Une solution
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de 2-(époxyéthyl)-5,fi,7,899-héxachloro-1,2,,.,l,.a,5,t,8aoctahydro-1,15,-diméthanonaphtalène fut préparée en dissolvant 1,5 gr. du composé dans 2 c.c. de benzène et en émulsifiant les solutions résultantes avec 150 c. c. d'eau, en employant comme agent émulsifiant le "Triton X-100" Les résultats de ces essais sont montrés dans le tableau I ci-après :
TABLEAU I.
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<tb>
<tb>
Mouches <SEP> de <SEP> Araignée <SEP> rouge <SEP> Insecte
<tb> maison <SEP> ' <SEP> 5 <SEP> jours <SEP> taches
<tb> 24 <SEP> heures <SEP> jours <SEP> jours
<tb>
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Concentration, 0,5' Concentration, 0,5 0)2 0,5
EMI14.4
<tb>
<tb> pourcent
<tb>
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Pourcentage de tués 70 100 100 a3b 110 a) Ovicide b) 35o tués pour une concentration de 0,1%.