DE2231070A1 - Omega-aminoalkansulfonsaeure-derivate - Google Patents
Omega-aminoalkansulfonsaeure-derivateInfo
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Description
BAYER AG
B/Sohä 2 3. Juni 1972
w-Aminoalkansulfonsaure-Derivate
Die Erfindung betrifft neue ßr-Aminoalkansulfonsäure-Derivate
der Formel
R1-C
O R2 R3
/CH-CH-SO3 Me
\ CH-CH- /ch\ -X-R4
in der
R1 für einen gegebenenfalls substituierten Cg-
kyl- oder Cg-C^-Alkenylrest steht,
R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen
C1-C2-Alkylrest und
R1-, Rr und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen
R1-, Rr und R7 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen
C1-Cg-Alkylrest bedeuten,
η 0 oder 1 ist,
X für Sauerstoff oder Schwefel steht,
R- Wasserstoff, einen C,-C^--Alkyl oder einen
Arylrest und Me ein Kation bedeuten.
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ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Waschmittel, Dispergiermittel, Emulgatoren, Weichmacher für
Textilmaterialien und Leder und als Formentrennmittel.
Besonders bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Verbindungen
der Formel I in denen R2 und R, für Wasserstoff und X für
Sauerstoff stehen; unter diesen Verbindungen haben sich wiederum besonders diejenigen bewährt, in denen R1-, Rg und Ry
Wasserstoff bedeuten.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren besteht darin, daß man uy-Aminoalkansulf onsäuren der Formel
Ro R?
|2 ι 3
|2 ι 3
^CH-CH-SO, Me
HN D II
HN D II
CH-CH-/CH\-X-R-III4
R5 R6 \R7/n
in der
R2, R^1 R^, R5, Rg, Ry, n, X und Me die vorstehend angegebene
Bedeutung haben mit Carbonsäuren oder Carbonsäurechloriden der Formel
R1-COOH bzw. R1-COCl III
acyliert.
Werden zur Acylierung der o>Aminoalkansulf onsäuren Carbonsäurechloride
verwendet, so wird nach dem Verfahren von Schotten-Baumann, d.h. in wäßrigem Medium in Gegenwart einer
zum Binden des entstehenden Chlorwasserstoffs ausreichenden Menge Alkali gearbeitet. Vorzugsweise wird jedoch die Acylierung
mit Carbonsäuren vorgenommen, weil auf diese Weise
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salzfreie Acylderivate und diese in einer wesentlich \,
günstigeren Raum-Zeit-Ausbeute erhalten werden. Zur Acylierung mit Carbonsäuren werden cir-Aminoalkansulf onsäuren und Carbonsäuren
vorteilhaft in etwa äquimolaren Mengen bei Temperaturen von 1000C bis 3000C umgesetzt.
Die Acylierung der or-Aminoalkansulf onsäuren der Formel II
mit den Carbonsäuren der Formel III kann sowohl absatzweise wie auch kontinuierlich durchgeführt werden. Bei der Acylierung
unterhalb von 1500C wird das bei der Reaktion gebildete Wasser vorteilhaft durch azeotrope Destillation mittels
eines üblichen Schleppmittels wie Toluol oder Xylol entfernt. Besonders vorteilhaft verläuft jedoch die Acylierung, wenn
U/-Aminoalkansulfonsäuren und Carbonsäuren in der Schmelze
bei 1500C bis 2500C, vorzugsweise 1800C bis 2200C, gegebenenfalls
in einer Schutzgasatmosphäre (z.B. unter Stickstoff oder Kohlendioxyd) umgesetzt werden.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden UtAminoalkansulf
onsäuren sind unter den Reaktionsbedingungen in den zur Acylierung verwendeten Carbonsäuren löslich, Daher wird
eine sehr glatte, vollständige Umsetzung erzielt; die Acy» lierungsprodukte zeichnen sich durch hohe Reinheit aus.
Als Kation Me kommen vor allem Alkaliionen, wie das Natriumion, Erdalkaliionen, wie das Magnesium- und Calciumion,
und Ammoniumionen, wie das Ammonium- oder Mono-, Di- oder . Triäthanolammoniumion, in Betracht.
Als Vertreter der in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden
Carbonsäuren der Formel III seien beispielsweise genannt:
Caprinsäure, Caprylsäure, Undecylsäure, Laurinsäure, Myristinsäure,
Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, ölsäure, Rizinolsäure, Hydroxystearinsäure, Dihydroxystearinsäure, Phenylstearinsäure,
Erucasäure; Säuregemische wie sie aus natür-
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lichen Fetten durch Verseifung gewonnen werden, z.B. aus Kokosfett,
Palmöl, Palmkernfett, Erdnußöl, Sojaöl, Distelöl,
Baumwollsaatöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Schweineschmalz oder Talg.
Baumwollsaatöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Schweineschmalz oder Talg.
Als Vertreter der in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden
UAAminoalkansulfonsäuren seien die Verbindungen der
Formel II genannt in der Rp, R3, Ra, Rr, Rg, Ry, X und η die
in der folgenden Tabelle 1 angegebene'Bedeutung haben:
R3 | R4 | R5 | Tabelle 1 | R7 | η | X | |
R2 | H | H | H | R6 | _ | 0 | 0 |
H | H H |
H" H |
H H |
H | — | O O |
O 0 |
H H |
H | H | H | CH, O2H/ |
- | 0 | 0 |
H | H | H | CH, | O3H7 | H | 1 | 0 |
H | H | CH3 | H | H | - | 0 | 0 |
H | H | CH3 | H | H | H | 1 | O |
H | H H . |
C2H5 11-C3H7 |
H H |
H | H H |
1 1 |
0 0 |
H H |
H | H-C4H9 | H | H H |
H | 1 | 0 |
H | H H |
n-C6H13 Phenyl |
H H |
H | H | 1 0 |
0 0 |
H H |
H | C2H5 | H | - | 0 | S | |
H | H | H | H | - | 0 | S | |
H | H H |
C6H13 CH3 |
H H |
H | 0 0 |
S 0 |
|
H | H | CH3 | H | H H |
H | 1 | 0 |
CH3 | CH3 | H | H | - | 0 | 0 | |
H | C2H5 | n-c,a? | H | H | H | 1 | 0 |
H | 14 482 | H | |||||
Le A | .~ 4 „ | ||||||
Die Herstellung der in dem erfindungsgemäßen Verfahren als
Ausgangsverbindungen einzusetzenden t#Aminoalkansulfonsäuren
wird vorteilhaft in der Weise vorgenommen, daß man die UZ-Hydroxyalkansulfonsäuren
bzw. deren Alkalisalze,'z.B. das Natriumsalz der ß-Hydroxyäthansulfonsäure, mit den entsprechenden
Alkanolaminen, Alkoxyalkylaminen, Aryloxyalkylaminen oder Alkylmercaptoalkylaminen, z.B. Äthanolamin, 1-Aminopropanol-(2),
1-Amino-butanol-(2), 3-Butoxy-propylamin, bei Temperaturen
von 1800C bis 2200C umsetzt. Die Reaktion verläuft bereits
unter Normaldruck bei 1800C bis 190°C bis zu einem Umsetzurigsgrad von über· 75 % und kann bei 210°C im Autoklaven
bis zu einem Umsetzungsgrad von 85 bis 95 % der Theorie vervollständigt werden.
Die auf diese Weise anfallenden Rohprodukte können ohne weitere Reinigung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen
der Formel I eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen tf^-Aminoalkansulf onsäurederivate der
Formel I sind ausgezeichnete Waschmittel insbesondere für Wolle und Leder, ferner wirksame Emulgatoren. Ihre Tensidwirkung
ist größer als die der bekannten N-Acyl-N-methyltauride.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen als Dispergiermittel entspricht.der Wirksamkeit der bekannten
Dispergiermittel auf Basis von Formaldehyd-Arylsulfonsäure-Kondensationsprodukten,gegenüber
denen sie jedoch den Vorteil der biologischen Abbaubarkeit bieten. Hervorragend ist außerdem
ihr Vermögen, Feststoffanschlämmungen in Wasser, z.B. Pigmentformierungen,
dünnflüssig zu halten und die Thixotropie zurückzudrängen. Die erfindungsgemäßen UZ-Aminoalkansulfonsäurederivate
der Formel I zeigen hervorragende Weichmachereigenschaften für Textilien und Leder, wenn R-. für einen CL. g-C22-Alkyl-
oder C.g-C22~Alkylenrest steht.
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Außerdem eignen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I, die sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit
auszeichnen, als Formentrennmittel bei der Herstellung von Gummi- und Kunststoffartikeln nach dem Formenpreß- oder Spritzgußverfahren.
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280 g Stearinsäure werden bei 1200C einer Schmelze von 210 g
technischem N-Hydroxyäthyltaurid zugesetzt; die flüssige Reaktionsmischung
wird unter Rühren schnell auf 16O°C und weiter auf 180°C erhitzt. Bei dieser Temperatur wird unter
Überleiten eines leichten Stickstoffstromes das Reaktionswasser abdestilliert (Dauer etwa 5 Stunden). Das N-Stearoyl-N-hydroxyäthyl-taurid
fällt in Form eines leicht gelblichen Wachses an. Die Säurezahl des Produktes beträgt 5 bis 7.
Die erstarrte Schmelze kann mit einer geeigneten Vorrichtung (Kühlwalze) zu Schuppen verarbeitet oder mit der gleichen
Menge Wasser zu einer steifen in Wasser leicht löslichen Paste verrührt werden.
Das erhaltene N-Stearoyl-N-hydroxyäthyl-taurid hat hervorragende
Eigenschaften als Waschmittel. Bei der Verwendung zum Waschen von Baumwolle wird hiermit gleichzeitig ein angenehm
weicher Griff des Gewebes erzielt. Die Verbindung ist besonders zur Wäsche und Nachbehandlung von Leder geeignet, da
das Leder seinen vollen angenehm weichen Griff behält.
Das als Ausgangsverbindung verwendete N-Hydroxyäthyltaurid wurde wie folgt hergestellt:
148 g Hydroxyäthansulfonsäure(Natriumsalz) wurden mit 61 g
Monoäthanolamin im Autoklaven 5 Stunden auf 2100C erhitzt·
Nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung auf 15O0C bis 160°C
wurden im Vakuum 18 g Wasser und 3 bis 5 g Monoäthanolamin abdestilliert. Das zurückbleibende N-Hydroxyäthyltaurid war
etwa 92 - 94
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270 g Ölsäure (Säurezahl: 207; Jodzahl: 80) werden mit 210 g
92 tigern N-Hydroxyäthyltaurid unter Rühren auf 1800C erhitzt.
Unter Einleiten eines leichten Stickstoffstromes werden bei 180 bis 1900C innerhalb von 5 Stunden 18 g Wasser abdestil
liert. Das N-Oleoyl-N-hydroxyäthyl-taurid fällt in Form einer
gelblichen Masse vaselinartiger Konsistenz an·
Die Verbindung eignet sich ausgezeichnet zum Dispergieren von
Farbstoffpigmenten.
Die Grenzflächenspannung der wäßrigen Lösung von 1 g der Verbindung /1 beträgt Θ'= 30,4 dyn/cm. Die Grenzflächenspan
nung einer wäßrigen Lösung von 1 g/l des bekannten N-OIeoyl-N-methyl-taurids beträgt (0 = 33,6 dyn/cm.
290 g technisches ölsäurechlorid werden unter gutem Rühren bei
25 bis 30°C langsam zu einer 50 Jiigen wässrigen Lösung von
110 g 92 Jiigem N-Hydroxyäthyltaurid getropft. Nach Zugabe von etwa 100 g ölsäurechlorid werden gleichzeitig 89 g 45 Jiige
Natronlauge mit einer solchen Geschwindigkeit zugetropft, daß der pH-Wert der Reaktionsmischung 8 bis 9 beträgt. Nach beendeter Umsetzung fällt das Reaktionsprodukt in Form einer
50 #igen weiBen Faste an. Diese ist sowohl als Waschmittel
als auch als Dispergiermittel in Färbeflotten und zum Dispergieren von Farbstoffpigmenten hervorragend geeignet.
240 g N-(3-Methoxypropyl)-taurid, dessen Herstellung nachstehend beschrieben wird, werden mit 270 g technischer öl-
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säure (Säurezahl: 207; Jodzahl: 90) unter Stickstoffatmosphäre
und unter Rühren zunächst 3 Stunden auf 190 bis 1950C
und anschließend 3 bis 4 Stunden auf 210 bis 2200C erhitzt.
Es destillieren insgesamt 36 g Wasser ab. Das N-01eoyl-N-(3-methoxypropyl)-taurid
fällt in Form einer in Wasser sehr leicht löslichen hellbraunen Masse vaselinartiger Konsistenz
an.
Die Verbindung besitzt ausgezeichnete Dispergiermitteleigenschaften.
Die Grenzflächenspannung der wäßrigen Lösung von 1 g/l beträgt <g » 29,5 dyn/cm; d.h. das Produkt weist eine hohe
Oberflächenaktivität auf. Es ist ein wirksames Netzmittel;. Netzwerte (der 1 %igen wässrigen Lösung bestimmt nach Tauchnetzmethode
bei 60°C) für Wolle: 9,3 Sekunden; für Baumwolle: 25, 8 Sekunden.
Die Bestimmung der Schaumzahl (nach der Schaumschlagmethode von Schlachter) ergibt für die Lösung von 1,5 g/l bei 250C
einen Wert von 1200 cm .
Das als Ausgangsverbindung eingesetzte N-(3-Methoxypropyl)-taurid
wurde durch Umsetzung von 90 g Methoxypropylamin mit 150 g Hydroxyäthansulfonsäure bei 2100C und 6 bis 7 atü im
Autoklaven hergestellt. Das Reaktionsprodukt war farblos, bei Raumtemperatur fest und enthielt etwa 7,5 % Wasser.
250 g des in Beispiel 4 beschriebenen, rohen N-(3-Methoxypropyl)-taurids werden mit 270 g technischer Stearinsäure 3
Stunden bei 1900C und anschließend 4 Stunden bei 200 bis 2050C
wie in Beispiel 4 beschrieben umgesetzt. Nach Abdestillieren von etwa 36 g Wasser und Abkühlen der Reaktionsmischung fällt
das N-Stearoyl-N-(3-methoxypropyl)-taurid in Form eines
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- 9 -
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schwach gelblichen Wachses an.
Die Verbindung ist in Wasser leicht löslich. Sie eignet sich sehr gut als Dispergiermittel bei der Herstellung von PoIymerlatices.
In der Gummiindustrie kann sie als wirksames und temperaturbeständiges Formentrennmittel bei der Heißvulkanisation
eingesetzt werden.
Bei der Verwendung der Verbindung als Waschmittel für Leder und Wolle zeichnet sie sich neben einer sehr guten Waschwir—
kung dadurch aus, daß sie den gewaschenen Materialien einen vollen weichen Griff verleiht.
Werden in der in Beispiel 4 beschriebenen Weise 220 g Kokosfettsäure
und 240 g rohes N-(3-Methoxypropyl)-taurid umgesetzt, so erhält man das N-Kokosfettsäure-N-(3-methoxypropyl)-taurid.
Die Verbindung fällt in Form eines leicht gelblichen Wachses an.
Die Verbindung ist sehr leicht in Wasser löslich. Sie stellt ein ausgezeichnetes Waschmittel für Wolle, Leder und Baumwolle
dar. Außerdem eignet sie sich als Dispergiermittel in Färbebädern beim Färben von Textilmaterialien aus Polyesterfasern
mit Dispersionsfarbstoffen.
270 g technische ölsäure und 280 g rohes N-(3-Butoxypropyl)-taurid
werden wie in Beispiel 4 beschrieben verschmolzen. Aus der Schmelze werden durch 3-stündiges Erhitzen auf 190 bis
1950C und anschließendes etwa 4-stündiges Erhitzen auf 2150C
insgesamt 18 g Wasser abdestilliert. Das auf diese Weise er-
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haltene N-01eoyl-N-(3-butoxypropyl)-taurid ist eine hellbräunliche Masse vaselinartiger Konsistenz, die eine Säurezahl
von etwa 4 aufweist und sich sehr gut in Wasser löst.
Die hervorragenden Dispergiereigenschaften der Verbindung gehen aus den folgenden Dispergierversuchen hervor:
1) Durch Zusatz von 3t% N-01eoyl-N-(3-butoxypropyl)-taurid
(bezogen" auf Zinkoxyd) zu einer 5 #igen Dispersion eines
feinteiligen Zinkoxids wird eine auch nach 24-stündigem
Stehen noch stabile feinteilig Dispersionen erhalten. Ohne
den Zusatz des Dispergiermittels flockt das Zinkoxyd aus der Dispersion bereits nach 10 Minuten aus.
2) Die 50 ?6ige Mischung eines f einteiligen Zinkoxids mit
Wasser stellt eine steife bröckelige nicht-rührbare Masse
dar. Versetzt man diese mit 5 % U-01eoyl-N-(3-butoxypropyl)-taurid
(bezogen auf Zinkoxyd) so erhält man eine dünnflüssig Aufschlämmung, die sieh ohne Schwierigkeiten zu
einer stabilen Dispersion verdünnen läßt.
270 g technische ölsäure werden mit 230 g N-(2-Hydroxypropyi)-taurid
(Rohprodukt etwa 90 #ig) . unter Rühren und unter Stickstof fatmosphäre verschmolzen. Aus der klaren Schmelze werden
durch 3-3tündiges Erhitzen auf 180°C und nachfolgendes 3-stündiges
Erhitzen auf 210°C 18 g Wasser abdestilliert. Nach dem Abkühlen der Reäktionsmischung fällt das N-01eoyl-N-(2-Hydroxypropyl)-taurid
in Form einer gelblichen Masse vaselinartiger Konsistenz an.
Die Verbindung eignet sich als Dispergiermittel und Waschmittel.
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Das als Ausgangsverbindung eingesetzte N-(2-Hydroxypropyl)-taurid wurde durch 7-stündiges Erhitzen von 150 g Hydroxyäthansulfonsäure
und 75 g 2-Hydroxypropylamin-(1) auf 205 bis 21O0C unter 5 bis 6 atü hergestellt. Nach dem Abkühlen der
Reaktionsmischung auf 150 bis 1600C wurden aus dieser 18 g
Wasser abdestilliert.
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Claims (10)
1) Neue u^Aminoalkansulfonsäurederivate der Formel
L·2 L3
/CH-CH-SO3 Me
/CH-CH-SO3 Me
R5 R6
in der
R^ für einen gegebenenfalls substituierten CQ-C22"
Alkyl- oder C3-C22-Alkylenrest steht,
R2 und R-, unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen
C] -C2-Alkylrest und
Rr, Rg ,und Ry unabhängig voneinander Wasserstoff oder
Rr, Rg ,und Ry unabhängig voneinander Wasserstoff oder
einen C*-Cg-Alkylrest bedeuten,
η O oder 1 ist,
X für Sauerstoff oder Schwefel steht,
R. Wasserstoff, einen C^-Cg-Alkyl oder einen
Arylrest und
Me ein Kation bedeuten.
Me ein Kation bedeuten.
2) CAT-Aminoalkansulfonsäurederivate gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß R2 und R, Wasserstoff und X Sauerstoff
bedeuten.
3) uJiAminoalkansulfonsäurederivate gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß R2, R^, R1-, Rg und Ry Wasserstoff und
X Sauerstoff bedeuten.
4) Verfahren zur Herstellung von ti^-Aminoalkansulfonsäurederivaten
der Formel
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O R2 R3
R1-C' /CH-CH-SO, Me
1 ^N °
^CH-CH- /ch\ -X-R/, Ii 111 4
R5R6 "
in der
R1 für einen gegebenenfalls substituierten Cg-Cg2"
Alkyl- oder Cg-C22~Alkenylrest steht,
R2 und R^ unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen
C^-Cg-Alkylrest bedeuten,
Rk, Rß und Ry unabhängig voneinander Wasserstoff oder
einen C-. -Cg-Alkylrest bedeuten,
η 0 oder 1 ist,
X für Sauerstoff oder Schwefel steht,
R4 Wasserstoff, einen Cj-Cg-Alkyl oder einen
Arylrest und
Me ein Kation bedeuten,
dadurch gekennzeichnet, daß man oz-Aminoalkansulfonsäuren
der Formel
|2 L3
/CH-CH-SO, Me
/CH-CH-SO, Me
HN \
\ CH-CH-/CH\-X-R4
R5 R6 \R7/n
in der
Rgι R-z, R4, Rc, Rg, Ry, X, η und Me die vorstehend angegebene
Bedeutung haben, mit Carbonsäuren bzw. Carbonsäurechloriden der Formel
R1-COOH bzw, R1-COCl ,
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in der
R1 die vorstehend angegebene Bedeutung hat,
acyliert.
5) Verfahren gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß man
tw-Aminoalkansulfonsäuren, der in Anspruch 4 angegebenen
Formel verwendet in der R2 und R-, für Wasserstoff und X
für Sauerstoff stehen.
6) Verfahren gemäß Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß man
or-Aminoalkansulfonsäuren, der in Anspruch 4 angegebenen Formel
verwendet in der R2, R^, R5, Rg und R7 für H und X für
Sauerstoff stehen.
7) Verfahren gemäß Anspruch 4 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß man die Acylierung mit Carbonsäuren vornimmt.
8) Verfahren gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß man
öJ-Aminoalkansulfonsäuren und Carbonsäuren in etwa äquimolaren
Mengen bei Temperaturen von 100 bis 3ÖO°C umsetzt.
9) Verfahren gemäß Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß man o^Aminoalkansulfonsäuren und Carbonsäuren in der
Schmelze bei Temperaturen von 150 bis 250°C gegebenenfalls unter Schutzgasatmosphäre umsetzt.
10) Verwendung der u^Amlnoalkansulfonsäurederivate gemäß Anspruch 1 bis 3 als Waschmittel, Dispergiermittel, Emulgatoren, Weichmacher für Textilmaterialien und Leder und
als Formentrennmittel.
Le A 14 482 - 15 -
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JP6926373A JPS5735192B2 (de) | 1972-06-24 | 1973-06-21 | |
IT50961/73A IT985744B (it) | 1972-06-24 | 1973-06-22 | Derivati di acidi omega ammino alcan solfonici e procedimento per produrli |
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ID=
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