CH665206A5 - Kristallin-fluessige 4-((4-alkyl-cyclohexyl)-methyl)-benzoesaeuren bzw. -cyclohexancarbonsaeuren und ihre ester. - Google Patents
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Description
Br Die Erfindung betrifft kristallin-flüssige Substanzen für den
Einsatz in elektrooptischen Anordnungen zur Darstellung
17. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- von Ziffern, Zeichen und Abbildungen und Verfahren zur methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch 40 Herstellung.
gekennzeichnet, dass in der Formel VII Bekannt sind 4-(Cyclohexyl-methyl)-cyclohexancarbon-
1—v /—\ säuren, die durch katalytische Hydrierung von 4-Benzylben-
R' = C4H9 und R2= -/ 0 )-COO -( 0 >-OC4H9 ist. zoesäure erhalten wurden B. Willstätter, E. Waldschmidt-y Leitz, Ber.dtsch.chem.Ges. 54,1423 (1921);
Br 45 US 3.679.805 (1972); US 3.686.415 (1972); US 3.689.566
(1972); US 3.764.621 (1973).
18. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- Ziel der Erfindung sind neue kristallin-flüssige Verbin-methylj-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch düngen.
gekennzeichnet, dass in der Formel VII Es wurde gefunden, dass neue Ester der 4-[(4-Alkylcyclo-
!—y y—y 50 hexyl)-methyl]-benzoesäuren bzw. -cyclohexancarbonsäuren
R'=C2H5und R2= -^0 ^COO-^0 ^OC4H9 ist. der allgemeinen Formel
C2H5 1 / \ /—\ 2
19. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- 55 R "•( H > —0H2_\ 0 y —C00R thyll-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch \—J \.. ,/
methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel VII 0 der
R' = C!H!undR'=-(^-COO-(Ô)-OQH» ist.^ E1 --CHg--OOOE
ch3
20. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch eingesetzt werden, wobei gekennzeichnet, dass in der Formel VII 65
2
665 206
E = VWi
H2 = H, -0-CN, -0-CmH_, -{Ö)-OCmH2m+1,
-0-<ch2)2 ciîj -0-c^,
-0>-COO-<0-CN, -^0^-000-^0^-0,^^, -0 -coo-0 -oomH2m+1, -0 -000-0 -00^^,
°pH2p+1
-0-000^(000^,, -0 -coo-0 -ocyi^
<&1
E
R=H,
n, m und p = I bis 10 ist.
Es wurde gefunden, dass diese neuen Ester der 4-[(4-Al-kylcyclohexyl)-methyl]-benzoesäuren bzw. -eyelohexancar-bonsäuren flüssige-kristalline Eigenschaften aufweisen.
Da Methylen-verbrückte Sechsringsysteme einen gewinkelten Bau aufweisen, war überraschend, dass die erfin-dungsgemässen Verbindungen kristallin-flüssig sind.
D. Demm, H. Demus, H. Zaschke: Flüssige Kristalle in Tabellen, VEB DeutscherVerlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1974; C. Destrade, Nguyen Huu Tinh, H. Gaspa-rouz; Mol. Cryst. Liq. Cryst, 59, 273 (1980).
Die Substanzen besitzen teilweise sehr geringe Schmelzenthalpien A H und kleine Werte der optischen Doppelbrechung An.
Hergestellt werden die Ester durch Umsetzen des entspre-25 chenden 4-Alkylcyclohexancarbonsäurechlorids nach Friedel-Crafts mit Benzol, Reduktion des entsprechenden Ke-tons I zu 4-AIkyIcycIohexyI-methyl-benzol II, Friedel-Crafts-Acylierung mit Acetylchlorid und Oxidation mit Brom zu den 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-benzoesäuren IV, die 30 nach an sich bekannten Methoden mit substituierten Cyclohexanolen oder Phenolen verestert werden oder mit Wasserstoff und Raney-Nickel unter Hochdruck zu 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäuren V hydriert und anschliessend nach an sich bekannten Verfahren mit substi-35 tuierten Cyclohexanolen oder Phenolen verestert werden.
Die Synthese erfolgt nach folgendem Schema:
R1-0-0001 Wag^
20 - 30 "C
R1-0-CO-0
I
N2H4/K0H
r1-(H)-CH2-(Ö)
II
II
Ac-Cl/AlCl^ R1-0-CH2-0-C-CH,
CH2C12, 0-5 °C TTT 0
III
III
Br,
2 /NaOH/Dio xaa R1 - CH2«0- COOH
IV
IV
Raney-Nickel/H2 ^ E1 --OHg--COOH
5
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Y S0C12 E1- 0 -CH2- © -COC1
VI
vi C^N/HO-R2 ^ *1-0 —I
VII
0 -COC1
VIII
C00R2
VU SOGly
VIII C5H5N/HO-R2 ^ *1-0 -CH2- -I
IX
R1 und R2 haben die vorher genannte Bedeutung. K=kristallin-fest
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von 4 Beispielen 20 SIs S2=smektische Phasen näher erläutert werden: N = nematische Phase is=isotrop-flüssig Beispiel 1 .
Die Tabelle 1 gibt Beispiele für die Ester der 4-[(4-Alkyl- _1_ / ./"nX-noOE2
cyclohexylj-methylj-benzoesäuren. 25 \ / 2 \ /
Es bedeuten:
Tabelle 1
Nr. E1 E2 K N is
C00R2
1/1 <•> -eoo- 0 -0C4Hg . 115 . 174,5 •
H
1/2 OgHj ^Ö^OOO-^Ö^-OO^ . 87 (. 84)
c2h5
Beispiel 2 40
Die Tabelle 2 gibt Beispiele für 4-[(4-Alkyl)cyclohexyl)- 1 /"~\ /~a\ mrm2
methyl]-cyclohexancarbonsäuren und ihre Ester der allge- ~\ / ~ 2~\ / ~
meinen Formel:
Tabelle 2
45
R1 R2 K S1 S2 N is
2/1 CqHg- -H . 107 - - (. 105) .
2/2 C2H5 -^-00^3 . 73 (.57,5 . 60) . 83,5 .
2/3 C2H5- . 97 - - (.95) .
2/4 C4H9- -<Ç^-C6H13 . 51 - .70
2/5 C4H9- -^-OC6H13 . 57 - .82 »95 •
665 206
Tabelle 2 (Fortsetzung)
R1 R2 K S1 S2 ff is
2/6 C4Hg- .110 - - (.108)
2/7 C4H9- -(CH2)2CN .114,5 - («90) -
2/8 C2H5- . 50 - .96
2/9 C^Hg- -^0^3 . 25
118
2/10 C2H5- -COO-^O)-OC4H9 .95 - .155 .216,5
2/11 C2H5- -(0)-C00-(0)-CN . 92 - .151 .267
2/12 C4H9- -C00-^O^-CU . 88 - .164 .243
2/13 04H9- -^-COO-^-OG4Hg . 85 - .124,5 .189
2/14 C2H5- -^-G00-@-0C4H9 .82,5
178
Br
2/15 C4H9- -COO -OC4H9 . 79 - - .175,5 .
/
Br
2/16 C2H5- -^-COO-000^ . 52» 5 - - .131 .
o2H5
2/17 C2H5- -Q- COO -© -0C4H9 .63 - .157,5 .
gh3
Tabelle 2 (Fortsetzung)
2/18 C4Hg -(^-OOO-^Ö^-OC^Hg
CH,
2/19 04Hg- -<ö> -COO
Beispiel 3 l -Benzoyl-4-n-butyl-cyclohexan (Ib)
Zu einer gerührten Mischung von 500 ml abs. Benzen und 240 g (1,8 Mol) A1C13 werden bei 20 °C im Verlaufe von 60 min 302 g (1,5 Mol) 4-n-Butyl-cyclohexancarbonsäure-chlorid (cis-trans-Gemisch) zugetropft. Die klare orangegelbe Lösung wird anschliessend 1-2 h auf 40 C erwärmt, abgekühlt und auf 500 ml Eis/konz. HCl gegossen. Die organische Phase wird abgetrennt, mit Wasser, 10%iger wässr. Kalilauge und wieder mit Wasser gewaschen. Die wässrige Phase wird 2 bis 3 mal mit Benzen oder Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte werden über Na2S04 getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Man erhält 315 g (86% d.Th.) Keton, welches für weitere Umsetzungen genügend rein ist. Eine Probe wurde aus n-Hexan umkristallisiert.
Fp: 56 bis 59 °C (cis-trans-Gemisch) 1 -Benzyl-4-n-butyl-cyclohexan (IIb)
315 g (1,3 Mol) ungereinigtes l-Benzoyl-4-n-butylcyclo-hexan, 164 g (4 Mol) 78%iges Hydrazinhydrat, 280 g (5 Mol) festes KOH und 1,5 1 Triethylenglykol werden den üblichen Bedingungen einer Wolff-Kishner-Reduktion in der Huang-Minlong-Variante unterworfen.
Nach der Destillation des Rohproduktes im Vakuum erhält man 234 g (78% d. Th.) l-Benzyl-4-n-butyl-cyclohexan. Kp. 114 bis 116 C 0,3 mm (cis-trans-Gemisch) 4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-benzoesäure (IVb) Zu einer gerührten Mischung von 200 ml abs. Methylenchlorid und 80 g (0,6 Mol) A1C13 wird eine Lösung von 92 g (0,4 Mol) l-Benzyl-4-n-butyl-cyclohexan und 39 g (0,5 Mol) Acetylchlorid in 50 ml Methylenchlorid so zugetropft, dass die Temperatur zwischen 0 C und 5 C gehalten wird. Anschliessend wird 2 h bei Raumtemperatur nachgerührt und danach auf 200 ml Eis/konz. HCl gegossen. Nach Abtrennen, Waschen und Trocknen der organischen Phase, sowie Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum erhält man ein festes Keton, das sofort einer Haloform-Reaktion unterworfen wird.
Zu diesem Zweck wird das Keton in 300 ml Dioxan gelöst und unter Rühren zu einer Hypobromid-Lösung getropft, die in üblicher Weise aus 336 g (6 Mol) KOH in 1,2 1 Wasser und 288 g (1,8 Mol) Brom hergestellt wurde. Die Temperatur wird dabei bei 5 bis 10 C gehalten. Anschliessend wird auf 35 C erwärmt, bis zum Abklingen der exothermen Reaktion nachgerührt und über Nacht stehen gelassen. Danach wird vom Tetrabromkohlenstoff dekantiert und Reste von Bromoform bzw. Tetrabromkohlenstoff mittels Wasserdampfdestillation entfernt. Die verbleibende wässrige Lösung wird mit S02 gesättigt und die Benzoesäure durch Eingiessen in halbkonzentrierte H2S04 ausgefällt. Das Rohprodukt wird sorgfältig gewaschen und zweimal aus Methanol umkristallisiert.
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K S1 S2 N is
.68 - .164,5 .
. 40 . 157 . 174 .185,5 .
Ausbeute: 61 g (58% d. Th.)
Eine aus Benzin (60 bis 85 C) mehrmals umkristallisierte Probe hat einen Schmelzpunkt
Fp: 174 bis 175 C (cis-trans-Gemisch)
Beispiel 4
4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäure (2 l)
27.5 g (0,1 Mol) 4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-ben-zoesäure wurden in 150 ml 15%iger wässriger KOH und Raney-Ni (bereitet aus 40 g Legierung) bei 230 bis 260 C und 13 bis 14 MPa in einem Hochdruck-Schüttelautoklaven 3 bis 6 Tage hydriert.
Anschliessend wurde der Katalysator abfiltriert und das Filtrat mit konz. HCl angesäuert. Es wird mit Ether aufgenommen, gewaschen und über Na2S04 getrocknet. Nach Entfernen des Ethers im Vakuum erhält man 24 g (86% d. Th.) Säure (cis-trans-Gemisch).
Die Abwesenheit aromatischer Bestandteile kann mittels IR-, 'H-NMR- bzw. UV-Spektroskopie bestätigt werden.
Durch wiederholtes Umkristallisieren aus Benzin (60 bis 85 C) erhält man ein reines Isomeres, das bei 107 C schmilzt und ab 105 C monotrop nematisch ist.
4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäu-rechlorid (VIb)
18 g (0,065 Mol) Säure werden bei Raumtemperatur mit 38 g (0,325 Mol) Thionylchlorid versetzt, über Nacht stehengelassen und anschliessend 8 h unter Rückfluss gekocht. Überschüssiges Thionylchlorid wird im Wasserstrahlvakuum entfernt und das Säurechlorid fraktioniert destilliert.
Ausbeute: 15 g (77,3% d. Th.)
Kp: 205 bis 210 C/2 mm (cis-trans-Gemisch)
4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäu-reester (VII)
Zu einer Lösung von 0,006 Mol des substituierten Phenols bzw. Cyclohexanols in 15 ml Pyridin werden 1,9 g (0,006 Mol) 4-[(4-n-Butyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexan-carbonsäurechlorid getropft. Der Ansatz wird einen Tag bei Raumtemperatur stehengelassen und/oder 3 bis 4 h auf 70 bis 80 C erwärmt. Anschliessend wird auf Eis/konz. HCl (100 g/20 ml) gegossen, der Ester in Ether aufgenommen, mit In NaOH-Lösung, verd. HCl und Wasser gründlich gewaschen, mit Na2S04 getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Der ölige oder feste Rückstand wird im Falle der Ester VIId-h mehrmals aus Ethanol umkristallisiert, wobei eine vollständige Trennung der cis-trans-isomeren Ester erfolgte.
Im Falle der Ester Vllk, j wird aus Ethanol/Eisessig (2:1) umkristallisiert. Die säulenchromatographische Reinigung dieser Ester mit basischem A1203 (20 bis 30 g) bei Eluation mit 500 ml Ethanol/Essigester (1:1) und anschliessende Um-kristallisation aus Essigester führt meist schneller zu reinen Isomeren.
7
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
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«
Die Ausbeuten an trans-Produkt betragen 30 bis 50% d.
Th.
4-[(4-Ethyl-cyclohexyl)-methyl]-benzoylchlorid (Villa)
10 g |(H Mol) Saure werden Lei Haumiemperalur mil 36 g (0.3 Mol) Thionylchlorid versetzt, über Nacht stehengelassen und anschliessend 8 h unter Rückfluss gekocht. Überschüssiges Thionylchlorid wird im Wasserstrahlvakuum entfernt und das Säurechlorid fraktioniert destilliert.
Ausbeute: 12 g (80,7% d. Th.)
Kp: 180 bis 183 C 2 mm (cis-trans-Gemisch) 4-[(4-Eth)l-cyclohexyl)-methyl]-benzoesäureester (IX a, b) Zu einer Lösung von 0,006 Mol des substituierten Phenols in 15 ml Pyridin werden 1,6 g (0,006 Mol) 4-[(4-Ethyl-cyclohexyl)-methyl]-benzoylchlorid getropft. Der Ansatz wird einen Tag bei Raumtemperatur stehengelassen und 3
Lis l L au is SO I] erwSrmt. WacL dem MI en wird
5 auf Eis/konz. HCl (100 g/20 ml) gegossen, der Ester in Ether aufgenommen, mit In NaOH-Lösung, verd. HCl und Wasser gewaschen, über Na2S04 getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert. Der feste Rückstand wird aus Ethanol/ Essigester (2:1) umkristallisiert, wobei eine vollständige io Trennung der cis-trans-isomeren Ester erfolgt.
Ausbeute an trans-Produkt: 40 bis 60% d. Th.
Claims (4)
1. Kristallin-flüssige 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-ben- allgemeinen Formel
R1
<h>-cV® -C00rS
IV b oder r1-<S> -CH2- -1
wobei r1 = CnH2n+i
C00R2 VH
K2 - H. -0-C.H^^,
-^-(CHjIJCN. -0-COO-<Vy-CN,
■^-coo-Q-oc.h^, -(ö)-coo-<V>.
0CmH2m+l'
Br CpH2p+l
-^-coo-^-oo.Hj.^. -<V\-COO-<V)-OC,H2„1,
" CpH2p+l
R=H,
n, m und p 1 bis 10 bedeuten.
2. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- 40 methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch methyl]-benzoesäuren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gekennzeichnet, dass in der Formel VII
zeichnet, dass in der Formel IV b R'=C2H5 und R2
ci rumici i y u
/—\ /—v R1 = C2H5 und R2= =={0)—CN ist.
=-\Qj~œo-1(o>—°C4H9 ist.
] 45 7. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-
H methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel VII
3
665 206
11. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- ,—y /—v methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch R1 =C4H9 und R2= -( 0)-COO~(0 VOC4H9 ist. gekennzeichnet, dass in der Formel VII —(
CHi
R1 = C4H9 und R2 = -(H)- C6H,3 ist. s ^
21. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-
12. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch methylj-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel VII gekennzeichnet, dass in der Formel VII r—v
/—v 10 R> = QH9 und R2= J 0 V-œO"< 0 Vc6Hi3 ist.
Rl = C2H5undR2 = -^0)-COO-f 0)-OC4H9 ist. W W
— 22. Verfahren zur Herstellung flüssig-kristalliner Ester
13. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-benzoesäuren nach An-methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch sprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein entsprechendes gekennzeichnet, dass in der Formel VII 15 4-Alkylcyclohexancarbonsäurechlorid nach Friedel-Crafts
,—» /~~\ mit Benzol umgesetzt, das entstandene Keton I zu einem
R1=C2H5 und R2 = 0 V»COO—\ 0 /*"CN ist. 4-Alkylcyclohexyl-methylbenzol II reduziert, mit Acetylchlo-
rid nach Friedel-Crafts acyliert und mit Brom zu einer 4-(4-
14. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- Alkylcyclohexyl)-methyl-benzoesäure IV oxidiert wird, die methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch 20 anschliessend mit substituierten Cyclohexanolen oder Phe-gekennzeichnet, dass in der Formel VII nolen verestert wird.
.—. ■—y 23. Verfahren zur Herstellung flüssigkristalliner Ester der
R' = C4H9 und R2=-^0 V-COO-/0 /-CN ist. 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-methyl]-cyclohexancarbonsäure nach
^—' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein entsprechen-
15. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- 25 des 4-Alkylcyclohexancarbonsäurechlorid nach Friedelmethyl ]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch Crafts mit Benzol umgesetzt, das entstandene Keton I zu ei-gekennzeichnet, dass in der Formel VII nem 4-Alkylcyclohexyl-methylbenzol II reduziert, mit Ace-
0,—. tylchlorid nach Friedel-Crafts acyliert und mit Brom zu ei-
-COO - ( 0 y-OC4H9 ist. ner 4-(4-Alkylcyclohexyl)-methyl-benzoesäurei IV oxidiert
^— 30 wird, mit Wasserstoff und Raney-Nickel unter Hochdruck
16. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- zu einer 4-(Alkylcyclohexyl)-methyl-cyclohexancarbonsäure methylj-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch V hydriert und nachfolgend mit substituierten Cyclohexan-gekennzeichnet, dass in der Formel VII olen oder Phenolen verestert wird.
R1 = C2H5 und R2 = COO-^Ö^-OC4H9 ist. 35
3. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- .
methyl]-benzoesäuren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- R1 = C4H9 und R2 = =/ 0 V-OC6HI3 ist.
zeichnet, dass in der Formel IV b 50 \—/
r—* 8. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-
R'=C2H5und R2= -/ 0>-COO-(0V OC4H9 ist. methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch
\—_/ gekennzeichnet, dass in der Formel VII
c2ìì5 ss ri = qh9 und R2=-/oV CN ist.
4. Kristallin-flüssige Säuren der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- '
methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch 9. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-
gekennzeichnet, dass in der Formel VII methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel VII
R'=C4H9 und R2 = H ist.®
R1 = C4H9 und R2 = -( 0 V (CH2)2CN ist.
5. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)- '
methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch 10. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)-gekennzeichnet, dass in der Formel Vii methyl]-cyclohexancarbonsäuren nach Anspruch 1, dadurch y—y 65 gekennzeichnet, dass in der Formel VII
RI=C2H5undR2=-<0 >- OC6Hn ist.
6. Kristallin-flüssige Ester der 4-[(4-Alkyl-cyclohexyl)
W 6 " R' = C2H5 undR2=-(H>-€5H„ ist.
"4 9 BESCHREIBUNG
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD83256067A DD245869A1 (de) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Verfahren zur herstellung von estern der 4- (4-alkyl-cyclohexyl)-methyl -cyclohexancarbonsaeuren und 4- (4-alkyl-cyclohexyl)-methyl -benzoesaeuren |
Publications (1)
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