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Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Emulgatoren aus Soyabohnenphosphatid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Emulgators
aus Soyabohnenphosphatid, bei welchem die Katalysatorgifte und der eigentliche Emulgator
selektiv getrennt werden. Diese Trennung wird dadurch erreicht, diab das Rohphosphatid
mit einem nicht polaren Lösungsmittel und einem nicht wäßrigen, polaren Lösungsmittel
behandelt w'ird. Hierbei entstehen zwei Phasen, von denen die eine die Katalysatorgifte
enthält und die andere Emulgatorwirkstoffe, wobei die Emulgatorwirkstoffe in dem
nicht wäßrigen, polaren Lösungsmittel gelöst sind.
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Diese aus dem Rohphosphatid herausgelösten Emulgatorwirkstoffe werden
anschließend in bekannter Weise hydriert.
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Das dringende Bedürfnis nach Fettemulsionen, die intravenös angewendet
werden können, wobei 1500 bis 3000 Kalorien in einem angemessenen Flüssigkeitsvolumen
verabreicht werden, hat zu einer intensiven Forschung nach besseren Olin-Wasser-Emulgiermitteln
geführt. Dies zeigt sich besonders klar, wenn man die hohen Anforderungen berücksichtigt,
die an einen Emulgator für diesen Zweck gestellt werden.
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Es ist erforderlich, wäßrige Fettemulsionen zur intravenösen Verabreichung
herzustellen,die 10 bis 15% Fett enthalten, die sowohl bei der Lagerung wie bei
der Anwendung stabil sind und die nicht toxisch, insbesondere nicht pyrogen sind.
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Soyabohnenemulgatoren, z. B. Soyabohnenphosphatide (oder Soyaphosphatide),
haben sich für intravenös verabreichbare Fettemulsionen brauchbar gezeigt. Insbesondere
hat sich gezeigt, daß Soyabohnenphosphatide ausgezeichnete Emulgiereigenschaften
bei der Herstellungkonzentrierter01-iin-Wasser-Emulsionen haben, in denen das 01
in gleichmäßig kleinen Partikeln suspendiert tst. Indessen hat man es bisher als
notwendig erachtet, zur Erzielung bester Resultate die Emulsion fofort vor Gebrauch
aus frisch gewonnenen Soyaphosphatidenherzustellen.Esliegtjedoch eine Hauptschwierigkeit
darin, daß nach Lagerung g oder bei Verwendung von alten Soyabohnenphosphatiden
die Emulsion die Neigung ze, igt, beim Patienten Fieber zu erregen. Dies weist darauf
hin, daß das Phosphatidemulgiermittel nicht stabil ist, aber bisher war kein Verfahren
zur Stabilisierung von Phosphatidetmulgatoren oder zur Behebung der pyrogeenen Wirkun,
bei älteren Beständen solcher Emulgatoren ohne Beeinträchtigung ihrer Wirksamkeit
als Emulgiermittel bekannt.
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Im Gegensatz zu dem bisher verwendeten Emulgator aus Soyabahnenphosphatid
ist der erfindungsgemäß hergestelte Emulgator stabilisiert, er zeigt auch nach längerer
Lagerung keine pyrogene Wirkung, wobei die Emulgiereigenschaften nicht beeinträchtigt
sind.
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Rohe Soyabothnenphosphatide fallen als Nebenprodukt bei der technischen
Aufbereitung von Soyabohnen zur Gewinnung von Soyabohnenölundanderen Produkten an.
Im allgemeinen werden die Soyabohnen in Wasser gedämpft, wobei die Soyaphosphatide
an der Oberfläche schwimmen ; von da werden sie abgeschäumt und mit Aceton gewaschen.
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Andere Verfahren gewlinnen die aus den Phosphatiden, Ölen und Bitterstoffen
bestehende Emulsion durch Extraktion durch ein Alkohol-Benzol-Gemisch, wobei dann
das Lösungsmittel verdampft und die P'hosphatide durch Einleiten von Wasserdampf
in das 01 ausgeschieden werden.
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Man erhält so eine rohe Mischung von Soyabohnenphosphatiden, die
als »Handelslecithin« bezeichnet werden. Dieses Material liegt im allgemeinen gummiartig
vor und enthalt offensichtlich eine Reihe von emulgierenden Wirkstoffen, z. B. verschiedene
Phosphatide mit emulgierenden Eigenschaften, die allgemein als » Lecithin « bezeichnet
werden. Das Material enthält offensichtlich außerdem noch andere Substanzen, die
für die Herstellung oder Stabilisierung von Emulsionen keinen besonderen Wert haben.
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Wie oben gesagt, erweisen sich frisch hergestellte Soyaphosphatide
bei der Injektion als relativ nicht toxisch und nicht pyrogen. Indessen neig das
Soya-
phosphatidmaterial dazu, beim Stehen Verunreinigungen zu entwickeln,
die pyrogen sind. Es wurden einige Versuche unternommen, um d'i'e so gebildeten
pyrogenen Bestandteile zu entfernen, und diese Versuche hatten einigen Erfolg. Aber
r im allgemeinen führte die Entfernung der einmal gebildeten pyrogenen Bestandteile
zu einem Produkt mit schlechteren Emulgiereigenschaften. Außerdem verhütet die Entfernung
der pyrogenen Bestandteile orfensichtlich nicht, daß sich später wieder Pyrogenität
entwickelt.
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DurchdieernndungsgemäßeselektiveTrennungder Katalysatorgifte und
des Emulgators und anschließende Hydrierung wird ein stabiler Emulgator erhalt,
en, der ebensogute und zum Teil noch bessere Emulgiereigenschaften aufweist wie
das Rohmaterial.
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Wie schon oben ausgeführt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Rohmaterial mit zwei Lösungsmittel behandelt, wovon das eineeinnicht polares
Lösungsmittel und das andere ein nicht wäßriges, polares ist ; dabei sind die Mengenverhältnisse
dieser Lösungsmittel so, daß im wesentliche-n alle emulgierenden Wirkstoffe, nicht
aber die Katalysatorgifte in dem polaren Lösungsmittel gelöst sind'.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Weise durchgeführt
werden. Bevor aber diese speziellen Techniken besprochen werden, soll darauf hingewiesen
werden, daß es im allgemeinen wünschenswert ist, ein nicht polares Lösungsmittel
zu verwenden, in dem alle Bestandteile des Rohmaterials gut löslich sind, und ein
nicht wäßriges, polares Lösungsmittel, in dem die Bestandteile des Rohmaterial,
nur sehr begrenzt löslich, die Katalysatorgifte dagegen unlöslich sind. Bei derartigen
Lösungsmitteln beruht die Wirkung des Verfahrens darauf, daß eine solche Menge des
nicht polaren Lösungsmittels verwendet wird, die genügt, um die emulgierenden Wirkstoffe
des Rohmaterials löslicher zu machen, ohne die Katalysatorgifte zu lösen. Es hat
sich herausgestellt. daß in jedem besonderen Fall die gewünschten Mengenverhaltnisse
an polaren un, d nicht polaren Lösungsmittelnleichtbestimmtwerdenkönnen.
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Bei einer Anwendungsart des erfmdungsgemäßen Verfahrens können die
rohen Phosphatide mit einer Mischung von polaren und nicht polaren Lösungsmitteln,
bai denen die Mengenverhältnisse der Lösungsmittel wie beschrieben zugemessen sind,
extrahiert werden. In diesem Fall wird der Rückstand von dem Extrakt abgeschieden
und die extrahierte Fraktion derHydrierungunterworfen.DiesesVerfahren ist zwar ausführbar,
indes hat sich erwiesen, daß man vorzugsweisezuerst das gesamte Rohmaterial in dem
nicht polaren Lösungsmittel löst und dan das polare Lösungsmittel zugibt. Wenn das
nicht polare Lösungsmittel mit dem polaren Lösungsmittel in den gewünschten Mengenverhältnissen
löslich ist, bildet die Lösungsmittelmischung eine einzige Phase, und die unerwünschten
Bestandteile, die Katalysatorgifte, werden aus der Lösung ausgeschieden, bilden
so die zweite Phase und lassen sich als Niederschlag abtrennen. Wenn andererseits
die polaren und nicht polaren Lösungsmittel in den verwendeten Konzentrationen nicht
mischbar sind, wird diie nüssige Mischung in zwei Phasen vorliegen, und die erwünschten
Bestandteile, nämlich die emulgierenden Wirkstoffe, werdeninderPhaseextrahiertvorliegen,
in der das polare Lösungsmittel angereichert ist, während die Katalysatorgifte in
der Phase zurückbleiben, in der das nicht polare Lösungsmittel angereichert ist.
Es ist dann nur noch notwendig,diebeidenPhasen so zu trennen, daß die Phosphatidfraktion
in der mit pola-
rem Lösungsmittel angereicherten Phase hydriert werden kann.
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Zur Erzielung bester Resultate hat es sich als s günstig erwiesen,
ein polares Lösungsmittel der Art zu verwenden,wie es zur Verwendung bei'Hydrierungen
geeignet ist. Dadurch wird eine direkte Hydrierung des Phosphatidextraktes, das
frei von Katalysatorgi. ft ist, ermöglicht.
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Eine besonders bevorzugte Anwendung steht die Verwendung eines nicht
polaren Kohlenwasserstofflösungsmittels vor,wieCyclohexan,Methylcyclohexan, Petroläther,
z. B. mit einem Siedepunkt von 60 bis 70", oder irgendeines anderen nüssigen KohlenwasserstoSs,
in them Soyabohnenphosphatide löslich sind. Besonders gut, Resultate wurden durch
Lösen der rohen Soyaphosphatide in Cyclohexan und Zugabe eines Sauerstoff enthaltenden
polaren Lösungsmittels, wie Methanol, Athanol, Isopropanol, Butanol, Dioxan usw.,
zu der Lösung, die zur Herstellung des von Katalysatorgift fneien Extraktes so hergestellt
wurde, erzielt. In dieser Beziehung ist Methanol das am meisten bevorzugte Lösungsmittel,
da es mit Kohlenwasserstofflösungsmitteln, wie Cyclohexan, die dlie gelösten Phosphatide
enthalten, leicht zwei Phasen bildet.
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Bei der praktischen Anwendung der Erfindung, bei der das Rohmaterial
in Cyclohexan gelöst ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Bildung der
zwei Phasen eine gleiche Menge Methanol zuzusetzen. Die gesuchten Phosphatide sind
in der methanolreichen Phase gelöst oder abgeschieden, während die Katalysatorgifte
in der cyclohexanreichen Phase verbleiben.
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Diese Phasen werden dann voneinander getrennt und das Extrakt in der
methanolreichen Phase der Hydrierung unterworfen. So wird ein stabiler Sovabohnenp'hosphatidemulgator
gewonnen, der zur Herstellung intravenös anwendbarer Fettemulsionen mit bis zu 40°/o
Fett, das in Form kleiner Partikeln suspendiert ist, verwendet werden kann. Mit
anderen Worten, die Emulgiereigenschaften dieses Produktes sind im wesentlichen
ebensogut oder noch besser wie die des rohen Phosphatidmaterials. Überdies ist der
Emulgator stabil und zeigt keine Tendenz, Pyrogenität zu entwickeln. Intravenös
anwendbare Fettemulsionen, die mit diesem stabilisierten Material hergestellt wurden,
blieben viele Monate hindurch frei von pyrogenen Bestandteilen. Wenn ähnliche, intravenös
verabreichbare Fettemulsionen mit rohen Phosphatiden hergestellt wurden, zeigte
es sich, daß d'ie Emulsionen nach weniger als 4Wochen für die parenterale Anwendung
zu toxisch wurden.
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Bei der bevorzugten Anwendungsart des Verfahren s bat es sich als
günstig erwiesen, vor Zugabe des polaren Lösungsmittels die Lösung des rohen Phosphatidmaterials
in dem nicht polaren Lösungsmittel zu filtrieren, und nach Belieben kann ein Bakterienfilter
verwendet werden, um an dieser Stelle des Verfahrens s Sterilisierung der Lösung
vorzunehmen. Auch bat es sich als vorteilhaft erwiesen, die methanolreiche Phase
nach ihrer Abtrennung von der kohlenwasserstoffreichen Phase einzuengen, ehe man
diese Phase der Hydrierung unterwirft. Dies kann zweckmäßig durch Vakuumdestillation
erfolgen ; letztere wird bis zu dem Punkt durchgeführt', bei dem die Methanolphase
im wesentlichen an Phosphatiden gesättigt ist oder bis sich ein Niederschlag der
Phosphatide in ihr zu bilden beginnt.
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Nach der Hydrierung wird das hydrierte Soyaphosphatidprodukt gewonnen.
Dies kann durch Fällung des Produktes mit Aceton geschehen oder einfach durch Entfernung
des Hydrierkatalysators und Einengung
der Lösung zur Trockne. Andere
Verfahren zur Gewinnung des Produktes können natürlich auch angewendet werden.
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Die Hydrierung wird in an sich bekannter Weise durchgeführt und erfordert
keine speziellen Vorkehrungen, sondern es genügen die, die gewöhnlich bei milder
Hydrierung zur Anwendung gelangen, Es hat sich herausgestellt, daß eine völlige
Hydrierung der Phosphatide nicht nötig ist und daß es zur Stabilisierung der Phosphatide
genügt, daß im wesentlichen alle konjugierten Doppelbindungen entfernt werden.
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Die folgenden Bedingungen geben beispielsweise eine befriedigende
Hydrierung : erstens ein Wasserstoffgasdruck von ungefähr 3,50 bis 105 kg/qcm, zweitens
eine Temperatur von ungefähr 50 bis 150° C und drittens irgendein Standardkatalysator
in der üblichen Menge, wie 0, 1 oder mehr Gewichtsprozent Platinoxyd oder etwa 1
oder mehr Gewichtsprozent Raneynickel.
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B e i s p i e l 1 2000 g » Handelslecithin « (eine zusammengesetzte
Mischung von Soyabohnenphosphatiden) werden in 8000 ccm Cyclohexan gelöst. Die Lösung
wird bis gerade unterhalb des Siedepunktes erhitzt und durch Absaugen durch ein
Seitzniter geklärt. Die geklärte Lösung wird dann mit 7400 ccm absolut, em Methanol
gemischt und 1 Stunde lang gerührt. Die obere Methanolschicht, die das löslich gemachte
»Handelslecithin « und etwa 25 °/o Cyclohexan entthält, wird von dem System abgetrennt
und von 11 auf 31/21 eingeengt.
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Die eingeengte Lösung wird 4V2 Stunden bei 60 bis 65° C und einem
Wasserstoffdruck von 16 kg/qcm in Gegenwart von etwa 100 m, g Platinoxydkatalysator
hydriert. Nach Beendigung der Hydrierung wird die Lösung von dem Katalysator abfiltriert
und in 51 Aceton gegeben. Der Niederschlag an hydriertem »Handelslecithin« wird
durch Filtration entfernt und im Vakuumofen getrocknet. Ausbeute : 230 g oder 111/20/o
hydriertes »Handelslecithin«.
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Beispiel 2 20 g » Handelslecithin « werdien zu einer Lösung von 60
ccm Cyclohexan in 540 ccm Äthanol gegeben. Der unlösliche Rückstand wird durch Filtration
entfernt.
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0, 5 g Raneynickelkatalysator wird zugegeben und die Lösung bei einem
Druck von 70 kg/qcm und bei 100° C während 4 Stunden hydriert. Der Katalysator wird
durch Filtration abgetrennt und die Lösung auf 300 ccm eingeengt und auf - 30° C
abgekühlt. Das Produkt wird durch Filtration abgetrennt und im Vakuum getrocknet.
Ausbeute : 7, 5g weißes Pulver.
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Beispiel 3 10 g »Handelslecithin« werden in 50 ccm Cyclohexan gelöst,
und 150 1 Äthanol werden zugegeben.
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Die Festbestandteile werden durch Filtration entfernt, und 0, 5 g
Raneyn'ickelkatalysatof werden der Lösung zugesetzt. Die Lösung wird 2 Stunden bei
einem Wasserstoffdruck von 91 kg/qcm geschüttelt. Der Katalysator wird durch Filtration
abgetrennt und das Filtrat auf-30° C gekühlt. Das Produkt wird durch Fitration abgetrennt
und im Vakuum getrocknet. Ausbeute : 3g weißes Pulver.
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Beispiel 4 3 kig »Handelslecithin« werden in 9,51 Cyclohexan gelöst,
durch ein Bakterienfilter filtriert und zu 8,41 Methanol gegeben. Die Lösung wird
30 Minuten bei
185 C kräftig gerührt und die Schichten voneinander getrennt. Die
methanolreiche Fraktion, (13, 5 ) wird auf 3, 9 1 eingeengt.
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Ein Anteil von 3, 84!derobigenLösungwird in 3 Teile geteilt und jeder
Teil unter Verwendung von 0, 2 g Platinoxydkatalysator bei 70° C und 16 kg/qcm Druck
hydriert. Nach Beendigung der Hydrierung (2 bis 4 Stunden) wird der Katalysator
durch Fitration entfernt, die Lösungenzusammengegeben,auf 1, 5 ! eingeengt und mit
4, 51 Aceton verdiinnt. Der Niederschlag wird durch F, iltration abgetrennt und
im Vakuum getrocknet. Ausbeute : 340g weißes Pulver.
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Zu 1200 g Kokosnußöl werden 180g hydriertes »Handelslecithin« und
4 g a-TocopheTol gegeben. Diese Lösung wird unter Rühren in einem Mischer bei 60°
C zu einer Lösung von 531 g Dextrose in 10 085 ccm destilliertem Wasser gegeben.
Die so erhaltene Emulsion wird in einer Homogenisiervorrichtung homogenisiert und
das Produkt unter Stickstoff in flaschen abgefüllt und hitzesterilisiert.
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Die obige Emulsion war nach 78stündigem ununterbrochenem Schütteln
bei 4° C und d nach 72stündigem ununterbrochenem Schütteln bei 37° C stabil. Bei
Injektion bei Kaninchen betrug die hervorgerufene pyrogene Wirkung durchschnittlich
0,35° C. Intravenöse Injektion von 10 ccm/kg bei Kaninchen rief keine Reaktion hervor.
Die Tiere zeigten keine pathologischen Veränderungen bei der Autopsie. Die Emulsion
war steril. Die Emulsion wurde Hunden in einmaligen Dosen von 20 ccm pro kg Körpergewicht
14 Tage lang intravenös verabreicht und gut vertragen. Die Tiere nahmen an Gewicht
zu und zeigten kein Nachlassen der FreBlust.
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Injektionen von 40 ccm pro kg wurden von Ratten gut vertragen, und
die Tiere zeigten bei der Autopsie keine pathologischen Veränderungen. Klinisc'he
Begutachtung der Fettemulsion nach 3monatiger Lagerung bei Raumtemperatur zeigte,
daß die Emulsion bei Anwendung in einer Dosis von 200 ccm pro Stunde beim Menschen
gut vertragen wurde.
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Beispiel 5 114 g »Handelslecithin« werden in 800 ccm Cyclohexan gelöst
und danach 750 ccm Methanol zugegeben.
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Die Mischung wird 30 Minuten bei 18° C gerührt und die methanolreiche
Schicht (1210 ccm) abgetrennt.
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Die Lösung wird 4 Stunden in Gegenwart von 0, 1 g Platinoxyd bei einem
Wasserstoffdruck von 16 kg pro qcm und 50° C hydriert Der Katalysator wird durch
Fitration entfernt und die Lösung in 3 Volumina Aceton gegossen. Der weiße Niederschlag
wird durch Filtration entfernt und im Vakuum getrocknet. Ausbeute : 21, 8g (19°/o)
weilßes Pulver.
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Beispiel 6 284g » Handelslecithin « werden in 900 ccm Cyclohexan
gelöst und 840 ccm Methanol zugegeben. Die Mi, schung wird 30 Minuten gerührt und
die beiden Schichtenvoneinandergetrennt.Diemethanolreiche Schicht (1350 ccm) wird
auf 320 ccm eingeengt und 0,1 g Platinoxyd zugegeben. Die Lösung wird bei einem
Wasserstoffdruck von 16 kg/qcm und 60° C während 14 Stunden hydriert. Der Katalysator
wird durch Filtration entfernt und die Lösung bis zur Trockneeingeengt. Ausbeute
: 108 g (38%) hydriertes » Handelslecithin «.
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Beispiel 7 100 g »Handelslecithin« werden in 300 ccm Petroläther
(Kp. 60 bis 71°) gelöst. Dies wird zu 550 ccm
Isopropanol gegeben
und die Mischung 30 Minuten lang gerührt. Die alkoholische Schicht (820 ccm) wird
unter Verwendung von 0, 1 g Platinoxydkatalysator bei einem Druck von 16 kg/qcm
und 60° C hydriert.
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Die Hydrierung ist in weniger als 4 Stunden beendet.
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Der Katalysator wird durch Filtration entfernt und die Lösung in n
21 Aceton gegeben. Das feste Produkt wird durch Filtration entfernt und im Vakuum
getrocknet.
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Aus, beute : 28 g (28%) weißes Pulver.