DE2328757A1 - Verfahren zur herstellung von aminen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von aminenInfo
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Description
Badische Anilin- & Soäa-Fab?ik 23287 R 7
Unser Zeichen: O.Z. 29 918 WB/Be
6700 Ludwigshafen, 4.6.1973
Verfahren zur Herstellung von Aminen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aminen durch Umsetzung von Carbonsäureamiden mit Hypochloriten in Gegenwart
von Brom, Jod und/oder Halogenamiden und überschüssigem Alkalihydroxid,
Es ist aus Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band Xl/l,
Seiten 854 bis 862, bekannt, daß man Carbonsäureamide durch
Hofmann-Abbau mit Brom oder Chlor und Alkali in primäre Amine umsetzen kann; als allgemein anwendbare Verfahrensweise wird
beschrieben, daß man zuerst aus 1 Mol Brom und 4 Mol Alkali in Gestalt von Alkalilauge eine Alkalihypobromitlösung herstellt
und dann diese auf 1 Mol Carbonsäureamid einwirken läßt, gegebenenfalls
verwendet man einen Überschuß an Brom von ca. 10 %, In
den meisten Fällen gelingt der Hofmann-Abbau nur mit Hypobromitlösungen zufriedenstellend, die teurer und weniger haltbar als
Hypochloritlösungen sind. Die technische Verwertung der Reaktion ist daher schon aus diesem Grunde auf spezielle Umsetzungen mit
aromatischen Carbonsäureamiden beschränkt geblieben.
Es wurde nun gefunden, daß man Amine aus Carbonsäureamiden durch Umsetzung mit Hypohalogeniten in wäßrigem Medium vorteilhaft erhält,
wenn man das Carbonsäureamid in Gegenwart von Brom, Jod und/oder Halogenamiden der Formel
X-N-R2
worin R, eine Sulfonsäuregruppe, einen Sulfonatrest, eine Sulfonamidgruppe
bezeichnet, Rp ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen
Rest, ein Chloratom oder Bromatom bedeutet, X ein Chloratom, Bromatom oder Wasserstoffatom bezeichnet, R, und Rp darüber hinaus
auch zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom Glieder eines heterocyclischen Restes, der mindestens eine dem Stickstoff-169/73
- 2 -
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- 2. - ο.ζ. 29 918
atom benachbarte Sulfongruppe oder Phosphonylgruppe der Formel
-P-OR-
worin FU für ein Wasserstoffatom oder ein Alkaliatom
steht, enthält, bezeichnen können, oder R, und Rp zusammen auch
den Rest -C-Rh-C- bedeuten können, worin R2, für einen Alkylen-
0 0
rest, den Rest
rest, den Rest
-N-C-N- oder den Rest -Ν—
t It f t
R1-O R1- R1-
5 5 5
m und
R1- für ein Wasserstoffatom, ein Chloratom ,oder.
Rg für einen aliphatischen Rest steRerr^-tinTrin üegenwart von
einem Überschuß von mehr als 0,2 Mol Alkalihydroxid, bezogen auf 1 Mol Ausgangscarbonsäureamid und Carbonamidgruppe am Molekül,
umsetzt.
Die Umsetzung läßt sich für den Fall der Verwendung von Benzophenon-o-carbonsäureamid
und von Natriumhypochlorit durch die folgenden Formeln wiedergeben:
+ NaOCl + NaOH
+ NaHCO, + NaCl.
Im Vergleich zu den bekannten Verfahren unter Verwendung von Hypobromit liefert das Verfahren nach der Erfindung Amine auf
einfacherem und wirtschaftlicherem Wege in teilweise besserer Ausbeute und Reinheit und ermöglicht die Herstellung einer großen
Zahl von Aminen mit Alkalihypochloritlösurigen auch im großtechnischen
Maßstab. Da die alkalische Hypochloritlösung beständiger als die Hypobromitlösung ist und ihr Gehalt auch nach Tagen kaum
abnimmt, ist das erfindungsgemäße Verfahren betriebssicherer, störungsfreier und gerade auch für den industriellen Betrieb geeignet.
Im Vergleich zu den bekannten Verfahren, die Hypochloritlösungen verwenden, z.B. für die Herstellung aromatischer Amine,
liefert es bessere Gesamtergebnisse mit Bezug auf Ausbeute oder Reinheit des Endstoffs bzw. geringeren Verbrauch an Alkalilauge.
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In bestimmten Fällen, z.B. bei der Herstellung von Anthranilsäure,
braucht die insgesamt benötigte Lauge erst im Verlauf der Reaktion, z.B. vor Abspaltung der Carboxylgruppe, zugegeben werden,
was für Ausbeute und Reinheit des Endstoffs vorteilhaft ist und bessere Steuerung der Reaktion ermöglicht.
Bevorzugte Carbonsäureamide sind solche der Formel
Rr
II,
und dementsprechend bevorzugte Amine solche der Formel
-NH,
III,
worin R7. einen aliphatischen Rest, vorzugsweise einen Alkylrest
mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder einen Alkylenrest, Alkenylrest
oder Alkenylenrest mit jeweils 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, einen cycloaliphatischen Rest, vorzugsweise einen Cyclohexylrest,
einen araliphatischen Rest, vorzugsweise einen Aralkylrest mit 7 bis 12 Kohlenstoffatomen, einen aromatischen Rest, vorzugsweise
einen Phenylrest, einen Benzoylphenylrest, einen Phenylenrest oder einen Naphthylrest, einen heterocyclischen Rest, vorzugsweise
einen 5- oder 6-gliedrigen heterocyclischen Ring, der ein oder
2 Stickstoffatome enthalten kann und an den noch ein Benzolkern anelliert sein kann, bedeutet und ηo eine gerade Zahl, vorzugsweise
1 oder 2, bezeichnet. Die vorgenannten Reste und Ringe können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen
und/oder Atome, z.B. einen Benzolkern substituierende Chloratome, Bromatome oder Alkoxygruppen mit jeweils 1 bis 4 Kohlenstoff-
rait 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
atomen; Alkylgruppen/ Benzoylgruppen, Sulfonsäuregruppen, Nitrogruppen,
substituiert sein.
Beispielsweise sind folgende Carbonsäureamide als Ausgangsstoffe II geeignet: Die Amide von Isobuttersäure, Caprylsäure,
Isovaleriansäure, Essigsäure, Propionsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Buttersäure, Benzoesäure, Phthalsäure, p-Toluylsäure,
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- 4 - O.Z. 29 9l8
p-Nitrobenzoesäure, Phenylpropionsäure, Cyclohexancarbonsäure,
Imldazol-4-carbonsäure, Nicotinsäure., Pyrazincarbonsäure, Pyridino-carbonsäure,
Chinolin-2-carbonsäure, Pyrrol-2-carbonsäure,
p-Sulfo-benzoesäure, o-Methoxy-benzoesäure, o-Benzoylbenzoesäure,
a-Naphthoesäure, ß-Naphthoesäure.
Als weitere Ausgangsstoffe verwendet man Hypochlorite in wäßrigem Medium, in der Regel in Gestalt von entsprechenden wäßrigen,
alkalischen Lösungen. Vorteilhaft gelangen wäßrige Suspensionen von 1 bis 50 Gew.% Ausgangscarbonsäureamid zur Anwendung. Die
wäßrigen Hypοchloritlösungen enthalten im allgemeinen von 5 bis
15* vorzugsweise von 12 bis 14 Gew.% Hypochlorit und können zusätzlich
von 0,2 bis 2,5 Mol, vorzugsweise 1 bis 2,1 Mol Alkalihydroxid je Mol Hypochlorit enthalten. Bei dem Überschuß von
mehr als 0,2 Mol Alkalihydroxid wird das gegebenenfalls im Katalysator oder Hypochlorit enthaltene oder durch den Katalysator
gebundene Alkali nicht eingerechnet. Im Ausgangsgemisch beider Ausgangsstoffe kommen im allgemeinen Mengen von insgesamt 0,9
bis 1,5* vorzugsweise 0,95 bis 1,1 Mol Hypochlorit und zweckmäßig
von insgesamt 0,2 bis 2,5 Mol* vorzugsweise 1 bis 2,1 Mol Alkalihydroxid (nicht eingerechnet das im Hypochlorit enthaltene
Alkali), bezogen auf 1 Mol Ausgangscarbonsäureamid und Carbonamidgruppe
am Molekül, in Frage. Enthält die wäßrige Hypochloritlösung kein freies Alkalihydroxid, so werden am Anfang oder im
Laufe der Umsetzung zweckmäßig von 0,2 bis 2, vorzugsweise 1 bis 2 Mol Alkalihydroxid pro Mol Hypochlorit zugeführt. Bevorzugte
Alkalihypochlorite sind das Natrium- oder das Kaliumsalz.
Als Katalysatoren kommen Brom, Jod und/oder Halogenamide I, im allgemeinen in einer Menge von 0,0001 bis 0,1, vorzugsweise von
0,001 bis 0,01 Mol Katalysator je Mol Ausgangscarbonsäureamid in Betracht. Anstelle der genannten Stoffe können auch Verbindungen,
die unter den Reaktionsbedingungen solche Stoffe bilden, verwendet werden, z.B* Bromide und Jodide anstelle von Brom oder
Jodο Zweckmäßig wählt man wasserlösliche Halogenide. Diese Halogenide
kommen vorteilhaft in Gestalt ihrer Erdalkali- und insbesondere ihrer Alkalisalze in Frage, z.B. Calciumbromid, Calciumjodid,
Magnesiumbromid, Magnesium j odidj, Lithiumbromidj, Lithiumjodid
und insbesondere Natrium- und Kaliumbromid oder -jodid.
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- *Γ - OoZo 29 918
Bevorzugte Halogenamide I sind solche, in deren Formel R^ eine
Sulfonsäuregruppe, einen Sulfonatrest, insbesondere einen Alkalisulfonatrest
wie Natriumsulfonat oder Kaliumsulfonat, eine Sulfon·
amidgruppe bezeichnet, Rp ein Chloratom, ein Bromatom, einen
Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder insbesondere ein Wasserstoffatom bedeutet, X ein Bromatom, ein Chloratom oder
zweckmäßig ein Wasserstoffatom bezeichnet, R, und Rp darüber
hinaus auch zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom Glieder eines heterocyclischen, 5= oder 6-gliedrigen Ringes, der mindestens
eine dem Stickstoffatom benachbarte Sulfongruppe oder Phosphonylgruppe der Formel 0
-P—OR,, worin R., für ein Wasserstoffatom
oder ein Alkaliatom, insbesondere ein Natriumatom oder Kaliumatom steht, enthält, bezeichnen können oder R, und Rp zusammen auch den Rest -C-R.,-C= bedeuten können, worin Ri1 für
0 0
einen Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, den Rest -N-C-N-
einen Alkylenrest mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, den Rest -N-C-N-
oder den Rest -N ^C-— , Rf- für ein Wasserstoffatom, ein
Chloratom oder Bromatom und Rg für einen Alkylrest mit 1 bis
4 Kohlenstoffatomen, insbesondere die Methylgruppe, stehen. An den vorgenannten heterocyclischen Ring kann noch ein Phenylenkern
anelliert sein. Vorteilhaft enthält der heterocyclische Rest 2 dem Stickstoffatom benachbarte SuIfon~ oder Phosphongruppen
oder zwei oder drei Sulfonamidogruppen oder Phosphonamidogruppen, insbesondere in demselben Ring bei mehrkernigen
heterocyclischen Resten» Vorgenannte bevorzugte Reste können noch durch unter den Reaktionsbedingungen inerte Gruppen oder
Atome, z.B. Chloratome, Bromatome^ Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
den Phenylkern substituierende Carboxyl=· oder Carboxylatgruppen, substituiert sein.
Als Katalysatoren kommen ζ„Β. in Betrachts Glutarimide Adipinsäureimid,
Succinimide vorzugsweise Cyanursäure, 5,5-Dimethylhydantoin,
Trisulfamid, N-Methyl-sulfaminsäure, Natriumtriimidometaphosphatj
entsprechende Gemische vorgenannter Halogenamide Ij insbesondere sind Sulfaminsäure und ihre Salze, zweckmäßig Alkali-
- β - ο.ζ. 29 918
salze wie das Natrium- oder Kaliumsalz, und Sulfamid bevorzugt,
gegebenenfalls im Gemisch mit vorgenannten Halogenamiden I0
Man setzt in der Regel bei einer Temperatur zwischen -100C und
+1000C5 vorzugsweise zwischen 10 und 85 C, drucklos oder unter
Druck, kontinuierlich oder diskontinuierlich um. Die Reaktion kann wie folgt durchgeführt werden: Einem Gemisch von Ausgangscarbonsäureamid,
Katalysator, Wasser wird eine wäßrige Lösung des Hypohalogenits zugeführt und das Gemisch während 1 bis
4 000 Sekunden bei der Reaktionstemperatur gehalten« Dann wird im Falle von Phthalamidsäure wäßrige Alkalilauge zugeführt und
das Gemisch eine Sekunde bis zu J5 Stunden bei der Reaktionstemperatur, gegebenenfalls unter Erwärmen gehalten. Bei anderen
Carbonsäureamiden wird man zweckmäßig das Alkali von Anfang an mit dem Ausgangsgemisch vereinen und während einer Sekunde bis
zu J5 Stunden die Umsetzung durchführen. Nun wird der Endstoff in üblicher Weise, z.B. durch Neutralisation des Reaktionsgemischs
mit einer geeigneten Säure wie Schwefelsäure und Filtration oder durch Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel
wie Benzol oder chlorierten Kohlenwasserstoffen wie Trichloräthylen oder durch Wasserdampfdestillation, isoliert. Um Trennung
und Reinigung zu erleichtern, kann der Endstoff auch acyliert, z.B. mit Benzoylchlorid, und so in eine gut kristallisierbare
Form gebracht werden.
Man kann den Katalysator, zweckmäßig im Gemisch mit Wasser, auch dem Ausgangsgemisch getrennt oder zusammen mit dem Hypohalogenit
zusetzen. Je höher man die Reaktionstemperatur wählt, desto kürzer hält man zweckmäßig die Reaktionszeit bis zur Zugabe der
Alkalilauge» In einer bevorzugten Ausführungsform, die gleichzeitig
den besonders einfachen und vorteilhaften Betrieb von Anlagen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren illustriert, wird
das Ausgangscarbonsäureamid, z.B. Phthalamidsäure, zuerst aus Carbonsäureanhydrid, Ammoniak und gegebenenfalls Alkalihydroxid
bei einer Temperatur von in der Regel 20 bis 80°C hergestellt und das so gebildete Reaktionsgemisch ohne Isolierung des Reaktionsproduktes
direkt als Ausgangsstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren umgesetzt.
1 η η f\ t\ "i i >l f\ t\ tt
- 7 - 0.Z. 29 918
Die nach dem Verfahren der Erfindung herstellbaren Verbindungen
sind wertvolle Ausgangsstoffe für die Herstellung von Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln und Riechstoffen,, Bezüglich der Verwendung
wird auf Ulimanns Encyklopädie der technischen Chemie,, Band 3>
Seiten 310 und 465 ff und Band 19, Seiten 300 ff, verwiesen.
Die in den folgenden Beispielen angeführten Teile bedeuten Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu den Volumenteilen wie Kilogramm
zu Liter„
a) In ein 25 G warmes Gemisch von 84 Volumenteilen Wasser und
60,5 Volumenteilen 25-gewiohtsprozentiger, wäßriger Ammoniaklösung
werden 60,2 Teile Phthalsäureanhydrid zugegeben. Die Lösung (pH 7,5 bis 8,0) wird auf 40°C abgekühlt und weitere
60,2 Teile Phthalsäureanhydrid werden zusammen mit 68 Volumenteilen 35-gewichtsprozentiger, wäßriger Natronlauge zugesetzt.
Die Temperatur steigt auf 75°C und man erhält eine klare Lösung. Dann wird das Gemisch auf 25 C gekühlt und mit 363 Teilen Wasser verdünnt.
57,3»Teile der so erhaltenen Lösung, der 0,07^TeIIe Sulfaminsäure
zugefügt werden, und 30,4 Volumenteile Chlorlauge (enthaltend
5*3 Teile Natriumhypochlorit) werden stündlieh mit
Dosierpumpen kontinuierlich einem Mischelement zugeführt (Mischungstemperatur 25 C) und in einem nachgeschalteten Rohrreaktor bei 25°C zur Umsetzung gebrachte Nach 1,5 Sekunden
Reaktionszeit im Reaktor, wobei die Temperatur auf 43°C steigt, wird dem Gemisch kontinuierlich stündlich 1751 Volumenteile
25-gewichtsprozentige Natronlauge im Reaktor 'zudosiert. Nach
weiteren 4,5 Sekunden Verweilzeit im Reaktor ist die Temperatur des Gemischs auf 8O0C gestiegen. Die alkalicarbonathaltige
Lösung von anthranilsaurem Alkali tritt als klare, helle Lösung
aus dem Reaktor aus«, Das Gemisch wird auf 200C gekühlt
und mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 4,3 gestellt«,
Das Gemisch ifird filtriert, das Filtergut mit Wasser gewaschen
und getrocknet. Man erhält stündlich 9,4 Teile (96,5 % der Theorie) farblose Anthranilsäure vom Fp0 l45°Cj die Raum-Zeit-
- 8 409882/ 1095
- ff - O.Z. 29 918
Ausbeute beträgt 22,5 Teile pro Stunde und Liter Reaktionsraum.
'In ein Gemisch aus 440 Volumenteilen Chlorlauge (enthaltend 74,5 Teile NatriuM§!ilorit), 2 000 Volumenteilen Wasser und
8l Teile Natriumhydroxid werden bei 25°C 2 Teile Sulfamid und 143 Teile a-Äthylcapronsäureamid eingetragen. Innerhalb von
5 Minuten steigt die Temperatur auf 49 C. Man rührt das Gemisch
10 Minuten bei 60°C nach, kühlt ab, extrahiert das Gemisch dreimal mit 100 Volumenteilen Methylenchlorid, trocknet die organische
Phase über Kaliumcarbonat und destilliert. Ausbeute: 93 Teile
(81 % der Theorie) J-Aminoheptan vom Siedepunkt 142 bis l44°C.
14,4 Teile Adipinsäurediamid werden in I50 Volumenteilen Wasser
mit 0,5 Teilen Kaliumiodid aufgeschlämmt. Bei 25°C werden 88 Volumenteile
Chlorlauge (enthaltend 15 Teile Natrium>5nlorit) und
22 Volumenteile 50-gewichtsprozentige Natronlauge zugegeben. Die Temperatur steigt rasch auf 60°C, wobei sich-eine klare,
gelbliche Lösung bildet. Man kühlt das Gemisch ab und fügt 30 Teile Benzoylchlorid zu. Der grobkörnige, farblose Niederschlag
wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Ausbeute: -27,7 Teile (92,4 % der Theorie) N,N1-Dibenzoyl-tetramethylendiamin
mit einem Pp. von 174 C.
45 Teile Benzophenon-o-carbonsäureamid werden in eine Lösung
von 10 Teilen Natriumhydroxid in I50 Volumenteilen Wasser eingetragen.
Zur Suspension werden bei 200C 0,5 Teile Sulfaminsäure
gegeben und langsam 110 Teile Chlorlauge (enthaltend 15,4 Teile Natriumhypochlorit) unter Rühren zugefügt. Eine klare Lösung
entsteht. Man erwärmt auf 80 C, wobei das Amin ausfällt. Das Gemisch wird dann eine halbe Stunde auf 1000C erhitzt, abgekühlt
und bei Raumtemperatur abgesaugt. Ausbeute: 38,6 Teile (97,9 %
der Theorie) o-Amino-benzophenon mit einem Pp. von 97 bis 1040C.
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15,1 Teile Phenylacetamid werden in 150 Volumenteile Wasser
gegeben und 11 Volumenteile 50-gewiehtsprozentige Natronlauge und 0,05 Teile SuIfamid zugefügt. Dann gibt man auf einmal
44 Volumenteile Chlorlauge (enthaltend 7,5 Teile Natriumhypochlorit) zu und erwärmt das Gemisch auf 80°C. Man kühlt dann
auf 60°C ab, gibt 15 Teile Benzoylchlorid zu, kühlt das Gemisch auf Raumtemperatur ab und filtriert. Ausbeute: 19,8 Teile
(93,9 % der Theorie) N-Benzyl-benzamid vom Fp. 100 bis 102c
Beispiele 6 bis 11
Analog Beispiel 5 werden folgende Umsetzungen durchgeführt;
Bei spiel |
Ausgangsstoff | Endstoff | Ausbeute % d.Th. |
Pp. des Benzoyl- derivats |
6 | Benzamid | Anilin | 86,7 | 1640C |
7 | ρ-Methoxybenzamid | p-Anisidin | 97,6 | 155°C |
8 | p-Chlorbenzamid | p-Chlor- anilin |
94,7 | 191°C |
9 | Nicotinsäureamid | 3-Amino- pyridin |
72,2 | ll4°C |
10 | p-Carbmethoxy- benzamid |
p-Carbmeth- oxy-anilin |
71,1 | 2900C |
11 | Cyclohexylcar- bonsäureamid |
Cyclohexyl- amin |
88,4 | 136°C |
Beispiel 12 |
l6,6 Teile p-Nitrobenzamid werden in 150 Volumenteilen Wasser suspendiert. Man gibt 0,2 Teile Kaliumjodid und 5,5 Volumenteile
50-gewiehtsprozentige Natronlauge zu. Dann WBjrden 44 Volumenteile
ChIorlauge (enthaltend 7,5 Teile Natriumhypochlorit) bei
25°C zugefügt. Die Temperatur steigt um ca. 2°C an. Dann wird das Gemisch auf 84°C erwärmt, 10 Minuten gerührt, auf 200C abgekühlt
und abgesaugt. Ausbeute: 11,6 Teile (84 % der Theorie) p-Nitroanilin vom Fp. 143 bis l44°C. - 10 -
AG9882/1095
Claims (1)
- - 20 - O.Z. 29 918PatentanspruchVerfahren zur Herstellung von Aminen aus Carbonsäureamiden durch Umsetzung mit Hypohalogeniten in wäßrigem Medium, dadurch gekennzeichnet, daß man das Carbonsäureamid in Gegenwart von Brom, Jod und/oder Halogenamiden der FormelR1
X-N-R2 τ*worin R, eine SuIfonsäuregruppe, einen Sulfonatrest, eine Sulfonamidgruppe bezeichnet, R2 ein Wasserstoffatom, einen aliphatischen Rest, ein Chloratom oder Bromatom bedeutet, X ein Chloratom, Bromatom oder Wasserstoffatom bezeichnet, R, und R„ darüber hinaus auch zusammen mit dem benachbarten Stickstoffatom Glieder eines heterocyclischen Restes, der mindestens eine dem Stickstoffatom benachbarte Sulfongruppe oder Phosphonylgruppe der Formel 0-P-OR^, worin R, für ein Wasserstoffatom oder ein Alkaliatom steht, enthält, bezeichnen können, oder R, und R2 zusammen auch den Rest -C-Ri1-C- bedeuten können, worin R>, für einenti 4 it 40 0Alkylenrest, den Rest -N-C-N- oder den Restt Il tR5O R5R1- für ein Wasserstoff atom, ein Chloratom oder Bromatom und Rg für einen aliphatischen Rest stehen, mit Alkax und in Gegenwart von einem Überschuß von mehr als 0,2 Mol Alkalihydroxid, bezogen auf 1 Mol Ausgangscarbonsäureamid und Carbonamidgruppe am Molekül, umsetzt.nachträglich
geändertBadische Anilin- & Soda-Fabrik AG^09882/1095
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Also Published As
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DE2328757C3 (de) | 1987-07-09 |
DE2328757B2 (de) | 1980-08-07 |
BE815971A (fr) | 1974-12-06 |
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