DE2506157C2 - Verfahren zur Herstellung von Aldehyden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Aldehyden

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DE2506157C2 DE2506157A DE2506157A DE2506157C2 DE 2506157 C2 DE2506157 C2 DE 2506157C2 DE 2506157 A DE2506157 A DE 2506157A DE 2506157 A DE2506157 A DE 2506157A DE 2506157 C2 DE2506157 C2 DE 2506157C2
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Description

Il
R—C—Cl
worin R für einen, gegebenenfalls substituierten, Alkyl- oder Isoalkylrest mit I bis 8 Kohienstoffatom(en), einen, gegebenenfalls substituierten, Cycloalkylrest mit einem 5- oder ögliedrigen Ring, einen, gegebenenfalls substituierten. Phenyl- oder Naphthylrest oder einen, gegebenenfalls substituierten, heterocyclischen Rest mit Sauerstoff und/oder Stickstoff als Heteroatom(en) ssebt. wobei die gegebenenfalls vorliegenden Substituenten I oder mehr Alkylreste mit I bis 8 Kohfenstoffatom(en), Halogenatome, Hydroxygruppen, AIkoxyreste mit I bis 8 Kohlenstoffatom(en), Carboxylgruppen. Carbonylgruppen und/oder Nitrogruppen sind, zu den entsprechenden Aldehyden selektiv hydriert werden können, wenn Legierungskatalysatoren, die mindestens 1 EIement der Platingruppe des Periodensystems und mindestens I Element der Gruppen Ib und Hb des Periodensystems enthalten, verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden durch Hydrieren von Carbonsäurcchloriden der allgemeinen Formel
R —C —CI
worn R für einen, gegebenenfalls substituierten. Alkyl- oder Isoalkylresi mit I bis 8 Kohlensioffatom(en). einen, gegebenenfalls substituierten, Cycloalkylrest mit einem 5- oder ögliedrigen Ring, einen, gegebenenfalls substitu-
''"> ierten, Phenyl- oder Naphthylrest oder einen, gegebenenfalls substituierten, heterocyclischen Rest mit Sauerstoff und/oder Stickstoff als Heteroatom(en) steht, wobei die gegebenenfalls vorliegenden Substituenten I oder mehr Alkylreste mit I bis 8 Kohlenstoffatom(en),
^0 Halogenatome. Hydroxygruppen. Alkoxyreste mit I bis 8 Kohlenstoffatom(en), Carboxylgruppen. Carbonylgruppen und/oder Nitrogruppen sind, in Gegenwart eines edelmctallhaltigen Katalysators, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als edelmetallhaltiger Katalysator ein Legierungskatalysator, der mindestens I Element der Platingruppe des Periodensystems und mindestens I Element der Gruppen Ib und Mb des Periodensystems enthält, verwendet wird.
Der Legierungskatalysator wird vorzugsweise auf einem Träger verwendet. Von den Trägern sind Aktivkohle, Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und CaIdumcarbonat als besonders vorteilhaft hervorzuheben. Vorteilhafterweise werden mit 1 bis io Gew.-% des Elements beziehungsweise der Elemente der Platingruppe des Periodensystems 0,01 bis 5 Gew.-% des Elements beziehungsweise der Elemente der Gruppe(n) Ib und/oder Hb des Periodensystems legiert und diese Legierung wird auf den Träger aufgebracht. ιό
Vorzugsweise wird als Legierungskatalysator ein solcher, welcher als Element beziehungsweise Elemente der Platingruppe des Periodensystems Palladium, Platin. Rhodium und/oder Osmium und als Element beziehungsweise Elemente der Gruppen Ib und Ub des Periodensystems-Kupfer. Silber; Gold, Zink. Cadmium und/oder Quecksilber enthält. verwendet
Erfindungsgemäß wird zweckmäßig in der Weise vorgegangen, daß die Lösung des Carbonsäurechlorids in Benzo!. Toluc! öder Xylol in Gegenwart eines auf einen Träger aufgebrachten 2 bis 5 Gew.-% Palladium und 0.1 bis3Gew.-% Kupfer enthaltenden Katalysators bei 0 bis I90°C, vorzugsweise 40 bis 1500C und unter einem Druck von 1 bis 50 atm. vorzugsweise 1 bis 10 atm, mit Wasserstoff umgesetzt wird. Μ
Bevorzugte Alkyl- und Isoalkylreste, für welche R stehen beziehungsweise weiche es als Substituenten aufweisen kann, sind solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte Alkoxyreste, weiche R als Substituenten aufweisen kami, sind solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Bevorzugte heterocyclische Reste, für welche R stehen kann, sind Furyi-, Pyrryl-. Pyridyh Piperidyl-, Pyrazinyl-, Piperazinyl-, Momholino-, Imidazolyl-, Pyrazolyl- und Triazolylreste.
Von den wichtigsten Vorteilen des erfindungsgemä-Ben Verfahrens seien die folgenden erwähnt:
a) Es ermöglicht die Herstellung von Aldehyden in guten Ausbeuten und mit guter Selektivität durch Hydrieren von Carbon3äurechloriden. «>
b) Während der Hydrierung ist die Zersetzung der Ausgangssubstanz unbedeutend und Nebenreaktionen treten nur in geringem Maße auf.
c) Es ist nicht erforderlich, den Katalysator zu vergiften, weswegen das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich einfacher als die bekannten Verfahren ist.
d) Der Katalysator kann auf einfache Weise hergestellt werden und isi nacheinander mehrmals verwendbar und regenerierbar. >"
e) Der Katalysator ist weniger pyrophor, weswegen auch bei seiner Verwendung im Bctricbsmaßsiab beziehungsweise technischen Maßstab keine besonderen Maßnahmen erforderlich sind.
55
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel
60
Es wurden 95 g feinkörnige Aktivkohle 2 Stunden lang durch Behandeln bei einer Temperatur von 100 bis 120"C unter einem Vakuum von 20 Torr gereinigt, worauf sie mit 8cm! 7.5 g PdCI.- und 0.537 g CuCIi ■ 2 H>O enthaltender konzentrierter Salzsäure imprägniert wurden, so daß der Palladiumgchall des erhaltenen Katalysators 4.5 Gew.-% und sein Kupfcrgch;ilt 0.2 Gcw.-% betrug. Der impriignicrte Träger wurJe neutralisiert und mit destilliertem Wassen gewaschen und dann mit Wasserstoff oder Natriumborhydrid reduziert. Danach wurde der Katalysator bis zur Erreichung der neutralen Reaktion gewaschen upd getrocknet Diese Behandlung konnte ohne besondere Schutzmaßnahmen durchgeführt werden, da der Katalysator wenig pyrophor war. ' v
6 g des so hergestellten Katalysators wurden in einen mit einem Rührer und einem Gaseinleitungsrohr versehenen Kolben eingewogen und es wurden 200 cmJ Xylol zugesetzt. Unter kräftigem Rühren und Durchperlenlassen von 301 Wasserstoff/Stunde wurden bei 700C 25 g Saticylsäurechlorid zugegeben. Die Temperatur wurde während 30 Minuten auf 83°C erhöht und die Hydrierung wurde bis zur Beendigung derChlorwasserstoffgasentwicklung (etwa 4 bis 5 Stunden lang) fortgesetzt Der Katalysator wurde vom Reaktionsgemisch abfiltriert und das Lösungsmittel wurde abgedampft, worauf der Aldehyd unter Vakuum abdestilliert wurde. Die Menge des erhaltenen reinert Produkts Salicylaldehyd betrug 15,6 g entsprechend einer Ausbeute von 80% der Theorie.
Beispiel 2
Der Katalysator wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Imprägnierlösung 8,35 g PdCI2 und 0,67 g CuCI2 - 2 H2O enthielt So betrug der Palladiumgehalt des erhaltenen Katalysators 5 Gew.-% und sein Kupfergehalt 0,25 Gew.-%.
Nach Einwägen von 7 g dieses Katalysators wurde wie im Beispiel 1 beschrieben vorgegangen und die Hydrierung von 25 g Salicylsäurechlorid wurde bei 85° C 6 Stunden lang durchgeführt. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches und die Gewinnung des Produkts Salicylaldehyd erfolgte nach der Verfahrensweise des Beispiels 1. Das reine Produkt Salicylaldehyd wog 16,2 g entsprechend einer A.usbeh..,e von 83% der Theorie.
Beispiel 3
Der Katalysator wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Imprägnierlösung 2,43 g PdCI2 und 0,21 g AuCIj enthielt. So enthielt der fertige Katalysator 1,5 Gew.-% Palladium und 0.14 Gew.-% Gold.
Mit 10 g dieses Katalysators wurde eine Lösung von 25 g Salicylsäurechlorid in Xylol 8 Stunden lang wie im Beispiel 2 beschrieben hydriert. Das Endprodukt Salicylaldehyd wog 15 g entsprechend einer Ausbeute von 77% der Theorie.
Beispiel 4
Der im Beispiel 3 beschriebene Katalysator wurde in der Weise abgewandelt, daß der hergestellte Katalysator auf Aktivkohle als Träger 2 Gew.-% Palladium, 0.4 Gew.-% Gold und 0,2 Gew.-% Kupfer enthielt. Die zur Herstellung dieses Katalysators verwendete Imprägnierlösung enthielt 3.28 g PdCI.. 0.604 g AuClj und 0,528 g CuCI2 ■ 2 H >O.
Eine Suspension von 5 g dieses Katalysators in 30 cmJ Aceton wurde in einer Schüitelmaschine unter einem Druck von I atm mit Wasserstoff gesättigt. Danach wurden 10 cm1 Dimeihylacctamid und eine Lösung von g 2.4,6-Trimethoxybenzoylchloricl in JO cm1 Aceton zugesetzt und dann wurde die Hydrierung unter Atmosphiiicnclriick bei Zimmertemperatur durchgeführt. Nach 3stüiuligcr Hydrierung wurde das Gemisch
filtriert, auf l/j seines ursprünglichen. Volumens eingeengt und in 100 cm-5 einer gesättigten Natriumbicarbonatlösung eingegossen. Der kristallin gefällte Aldehyd wurde abfiltriert, mit destilliertem Wasser gewaschen und dann getrocknet. Das Produkt 2,4,6-Trimethoxybenzaldehyd wog 13,6 g entsprechend einer Ausbeute von 80% der Theorie.
B e t s ρ i e 1 5
In diesem Beispiel wurde ein Katalysator, der auf einem Träger aus Aktivkohle 4 Gew.-% Palladium, t Gew.-% Platin und 0,5 Gew.-% Kupfer enthielt, verwendet. Dieser Katalysator wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt, wobei zur Imprägnierung eine Lösung, welche 6,67 g PdCl2, 2,655 g H2PtCI6 -6 H2O und 134 g CuCI2 - 2 H2O enthielt, verwendet wurde.
Von diesem Katalysator wurden 5 g in 200 cm' Xylol suspendiert und nach einer Vorhydrierung wurden 30 g Ber.zoylchlorid zugesetzt. Dann wurde die Hydrierung in der im Beispiel 1 beschriebenen Wehe, jedoch mit dem Unterschied durchgeführt, daß die Temperatur 65° C betrug. Nach 8 Stunden langer Hydrierung wurde das Gemisch wie im Beispiel 1 beschrieben aufgearbeitet. So wurden 193 g Benzaldehyd entsprechend einer Ausbeute von 85% der Theorie erhalten.
Beispiel 6
Mittels der im Beispief I beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Katalysator, welcher auf Aktivkohle als Träger 1 Gew.-% Rhodium und 0,15 Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt. Die zur Imprägnierung verwendete Η Lösung enthielt 1,98 g RhCb und 0396 g CuCI2 - 2 H2O.
Mit 5 g dieses Katalysators wurde 2,4,6-Trimethoxy-
ij benzoylchlorid in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise
Ü hydriert. Der erhaltene 2.4,6-Trimethoxybenzaldehyd
Ji? wog 12.4 g entsprechend einer Ausbeute von 73% der
Theorie.
B e i s ρ i e I 7
]y Mittels der im Beispiel I beschriebenen Verfahrens-
y weise wurde ein Katalysator, welcher auf Aktivkohle als
S Träger 1 Gew.-% Osmium und 0.18 Gew.-% Silber
■ S enthielt, hergestellt. Zum Imprägnieren wurde eine
■ Lösung von 2,25 g (NH4J2OsCv und 030 g AgNOj verwendet. Von diesem Katalysator wurden 7 g ;. eingewogen und mit ihm wurden 25 g Salicylsäurechlo- '■ ■'', rid in Suspension in Xylol nach der im Beispiel I i;v beschriebenen Verfahrensweise bei 90"C hydriert. Die ti Hydrierung wurde 8 Stunden lang durchgeführt. Das ':% Produk: Salicylaldehyd wog 13.6 g entsprechend einer Λ Ausbeute von 70% der Theorie.
·■: Beispiels
; _ Mittels der im Beispiel I beschriebenen Verfahrens-
i' weise, jedoch unter Verwendung einer Imprägnierlö-
j\, sung, welche 5,45 g H2PtCI6 · 6 H2O und 0,215 g
j': CuCI2 · 2 H2O enthielt, wurde ein Katalysator, welcher
:■! auf Aktivkohle als Träger 2 Gew.-% Platin und 0,08
Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt.
Zu einer Suspension von 7 g dieses Katalysators in 200 cm' Toluol wurden 30 g o-Chlorbenzoylchlorid zugegeben und das Gemisch wurde bei 50°C unter Durchperlenlassen von Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von 30 l/Stunde hydriert. Nach 7 Stunden langer Hydrierung w. rdi> der Katalysator vom Gemisch abfiltriert und das Toluol abdestilliert, worauf der Aldehyd unter einem Vakuum von 20 Torr destilliert wurde* Es wurden 18,1 g o-Chlorbenzaldehyd entsprechend einer Ausbeute von 75% der Theorie erhalte:;.
Beispiel 9
Mittels der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Katalysator, welcher 4.5 Gew.-% Palladium und 0,1 Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt. Zum Imprägnieren wurde eine Lösung, weiche 7,45 g PdCi2 und 0,268 g CuCI2 - 2 H2O enthielt, verwendet.
ίο Mit 7 g dieses Katalysators wurden 30 g m-Nitrobenzoylchlorid in Lösung in Xylol in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise bei 120°C hydriert. Der durch Destillation gereinigte m-Nitrobenzaldehyd wog 20,8 g entsprechend einer Ausbeute von 85% der Theorie.
Beispiel 10
Mittels der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Katalysator, welcher 43 Gew--% Palladium und 0,05 Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt.
Die zum Imprägnieren verwendete Lösung enthielt 7.4SgPdCI2und0.134gCuCl2 · 2 H ±D.
Mit 5 g dieses Katalysators wurden 20 g Butyrylchlorid in Lösung in Äther bei 300C in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hydriert. Der durch Destillation gett-inigte Butyraldehyd wog 9.1 g entsprechend einer Ausbeute von 67% der Theorie.
Beispiel Il
Mittels der im Beispiel I beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Katalysator, welcher 43 Gew.-% Palladium und 03 Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt.
Zum Imprägnieren wurde eine Lösung, welche 73 g PdCfeund 0,805 g CuCI2 · 2 H2O enthielt, verwendet.
Mit 8 g dieses Katalysators wurden 30 g p-Phthalylchlorid bei 125° C in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hydriert. Die aus dem Bisulfitaddukt des erhaltenen Phthalsäurealdehyds errechnete Ausbeute betrug 83% der Theorie.
Beispiel 12
Mittels der im Beispiel I beschriebenen Verfahrensweise, jedoch unter Verwendung einer Imprägnierlösung, welche 73 g PdCI2 und 039 g CuCI2 ■ 2 H2O enthielt, wurde ein Katalysator, der 43 Gew.-% Palladium und 0,22 Gew.-% Kupfer enthielt, hergestellt.
Mit 7 g dieses Katalysators wurden 30 g Furan-3-car-
bonsäurechlorid bei 70° C in der im Beispiel !
beschriebenen Weise hydriert. Die Menge des destillierten Furan-3-aIdf.;hydes betrug 13,3 g entsprechend einer Ausbeute von 60% der Theorie.
Beispiel 13
Der Katalysator wurde in der im Beispiel I beschriebenen Weise hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Lösung von 8,35 g PdCI2 und 0,86 g ZnCI2 verwendet wurde. So enthielt der hergestellte Katalysator 5 Gew.-% Palladium und 0,30 Gew.-%Zink.
Von diesem Katalysator wurden 7 g eingewogen. Dann wurde wie im Beispiel 1 beschrieben vorgegangen und die Hydrierung von 25 g Salicylsäurechlorid wurde bei 85°C 4 StunJen lang durchgeführt. Danach wurde das Reaktionsgemisch in der im Beispiel I beschriebenen Weise aufgearbeitet. Das reine Produkt Salicyialdehyd wog 16.6 g entsprechend einer Ausbeute von 85% der Theorie.
Beispiel 14
Der Katalysator wurde in der im Beispiel I beschriebenen Weise hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß eine Lösung von 8.35 g PdCl: und 0,895 g CiICl: verwendet wurde. So enthielt der hergestellte Katalysator 5 Gew.-% Palladium und 0.55 Gcw.-°/o Cadmium.
Mit 7 g dieses Katalysators wurden dann 25 g Salicylsäureehlorid in der im Beispiel I beschriebenen Weise 3 Stunden lang hydriert. Der reine Salicylaldchyd wog Ib.ig entsprechend einer Ausbeute von 83°/» der Theorie.
B L1 i s ρ i e I 15
Mittels der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde ein Katalysator, welcher 4.5 Gew.-1Vo Paündium und ö.ö Gew.-:>'< > Quecksilber enthielt, hergestellt. Zum Imprägnieren wurde eine Lösung von 7.5 g PdCl.. und 1.08 }: I IgCI.. verwendet.
Mit 8 g dieses Katalysators wurde Benzoylchlorid in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise hydriert. Nach 5 Stunden langer Hydrierung wurden bei der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches 18.4 g Benzaldehyd entsprechend einer Ausbeute von 81% der Theorie erhalten.
Beispiel 16
In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde ein Katalysator, welcher 5 Gew.-% Palladium und 0.25 Gew.-% Zink enthielt, hergestellt. Zum Imprägnieren wurde eine Lösung, die 8.35 g PdCI: und 0,715 g ZnCI) enthielt, verwendet.
Mit 10 g des in dieser Weise hergestellten Katalysators wurden 30 g y-Chlorbutyrylchlorid bei 55"C 5 Stunden lang in der im Beispiel I beschriebenen Weise hyuiiei i. Durcti riukiiut'iieiic DcSiiiiaiiüü des Rcüktiüu»- gemischcs wurden 14,7 g (65% der Theorie) y-Chlorbutyraldehyd und 2,5 g Cyclobutanol erhalten.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Hersteilung von Aldehyden durch Hydrieren von Carbonsäurechloriden der allgemeinen Formel
    O
    R—C—Cl
    worin R für eine, gegebenenfalls substituierten. Alkyl- oder Isoalkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen), einen, gegebenenfalls substituierten, Cycloalkylrest mit einem 5- oder 6gliedrigen Ring, einen, gegebenenfalls substituierten. Phenyl- oder Naphthylrest oder einen, gegebenenfalls substituierten, heterocyclischen Rest mit Sauerstoff und/oder Stickstoff als Heteroatom(en) steht, wobei die gegebenenfalls vorliegenden Substituenten 1 oder mehr Aikyiresie mit 1 bis S Koniensioffatom(en). Halogenatome. Hydroxygruppen, Alkoxyrestc mil I bis 8 Kohlensioffatom(en). Carboxylgruppen. Carbonylgruppen und/oder Nitrogruppen sind, in Gegenwart eines edelmctallhaltigen Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man als edelmctallhaltigen Katalysator einen Legierungskatalysator, der mindestens I Element der Platingruppe des Periodensystems und mindestens I Element der Gruppen Ib und Hb des Periodensystems enthält, verwendet.
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aldehyden durch Hydrieren von Carbonsäurechloriden.
    Es ist bekannt, durch Hydrieren von organischen Carbonsäurcchloridcn in Gegenwart ernes vergifteten Edclmetallkatalysators oder eines Edelmetallkatalysators verminderter Aktivität die entsprechenden Aldehyde herzustellen (Organic Reactions IV. Seite 362, E. Mosettig und R. Mozinga). Bei diesem Verfahren entsteht jedoch im allgemeinen nicht nur der entsprechende Aldehyd, sondern auch eine bestimmte Menge des entsprechenden Alkohols beziehungsweise von anderen Verunreinigungen. Daher ist eine Reinigung des Reaktionsgemisches erforderlich und die Ausbeute an Aldehyd, bezogen auf das Carbonsäurechlorid, ist vermindert.
    Bei einer der neuesten Varianten des oben dargelegten sogenannten Verfahrens nach Rosenmund (japanische Patentschrift 68 13 204) dient Salicylsäurechlorid als Ausgangssubstanz, wobei das Salicylsäurcchlorid bei 70 bis 800C in Gegenwart von vergifteten Nickel-, Osmium-. Palladium- oder Platinkatalysatoren hydriert wird. Als Katalysatorgift wird Schwefel in Chinolin verwendet. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist. daß die Reaktion bei der Bildung von Salicylnldchyd nicht stehenbleibt, sondern der Aldehyd, wenn auch mit einer geringeren Geschwindigkeit als die der Hydrierung des Carbonsäurechlorids zum Aldehyd, zu Salicylalkohol weiterhydriert wird. Der .Salicylalkohol reagiert mit dem Salicylsäurechlorid, wodurch die Aldehydausbeute noch weiter vermindert wird.
    Bei der Reduktion nach Rosenmund isi meistens nur auf Bariumsulfat gefälltes Palladium verwendbar. Infolgedessen ist die Aktivität des Katalysators schon prinzipiell stark begrenzt. Es ist unmöglich, aus Bariumsulfat einen Träger mit einer genügend großen Oberfläche herzustellen.
    Die Anwendbarkeit des Verfahrens ist auch dadurch begrenzt daß bestimmte Carbonsäurechloride nur bei höheren Temperaturen (zum Beispiel Bernsteinsäurechloridmethylester bei HO9C und Naphthoesäurechlorid bei t40°C) mit den vergifteten Katalysatoren
    ίο hydriert werden können und unter solchen Bedingungen im Reaktionsgemisch auch Nebenreaktionen, weiche die Ausbeute vermindern, vorsieh gehen.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, welches unter Behebung der Nachteile der
    •5 bekannten Verfahren die Herstellung von Aldehyden in guten Ausbeuten und mit guter Selektivität durch selektives Hydrieren von CarbonsäurechloriJen ermöglicht, vorzusehen.
    Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Carbonsäurechloride der allgemeinen Formel
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