DE2732714C2 - Verfahren zur Herstellung von Acyloinen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AcyloinenInfo
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Description
10
in der Ri und R2 gleich oder verschieden sind und
geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 3 bis 18
Kohlenstoffatomen, Arylalkylreste mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Ri und R2 zusammen einen Alkylenrest
mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, durch Kondensation entsprechender Aldehyde in
Gegenwart von polymeren Katalysatoren mit Thiazoliurngruppen und Basen, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Katalysatoren Reaktionsprodukte aus Thiazofen der aligemeinen Formel
N-
Il
HC
HC
--C—R3
Ii
C—R,
(Π)
25
in der R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 5
Kohlenstoffatomen und R4 Wasserstoff, einen Alkylrest
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalky'gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen
darstellen, und einem vernetzten Chlormethyl-polystyrol
einsetzt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man solche Mengen des Katalysatorharzes einsetzt, die — bezogen auf den umzusetzenden
Aldehyd — 1 bis 50 Mol-%, vorzugsweise 3 bis 20 Mol-%, quaternäre Thiazoliumgrappen enthalten.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator ein
Reaktionsprodukt aus 5-(2'-Hydroxyäthyl)-4-methyl-13-thiazol
und einem vernetzten Chlormethylpolystyrol einsetzt
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Thiazoliumgruppen
enthaltende Katalysatorharz in der Basenform einsetzt
50 lhimsalz zu befreien, so entstehen bei der nachfolgenden
Destillation unangenehm riechende Zersetzungsprodukte, die zum Teil mit dem Destillat übergehen und die
Qualität der erhaltenen Acyloine stark beeinträchtigen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die niedermolekularen Thiazoliumsalze nach der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches
aus dem Waschwasser nur unter großen Schwierigkeiten in reiner Form wiedergewonnen
werden können.
Aus Macromolecules 1968, 1, S. 452—455, war bekannt
daß Poly-{4-vmylthiazol) und PoIy-(4-methyl-5-vinylthiazol),
in denen die Thiazolgruppen zum Teil in quaternärer Form vorliegen, bei der Kondensation von
Furfural zu Furoin eine katalytische Aktivität entfalten. Aus dieser Druckschrift ist ersichtlich, daß Thiazol- und
Thiazolinium-Gruppen enthaltende Polymere nicht schlechthin als Katalysatoren für Reaktionen /om Typ
der Furoinkondensation geeignet sind. Die dort wiedergegebenen Ergebnisse vermitteln vielmehr den Eindruck,
daß sich nur solche Thiazolderivate als Katalysatoren
für technisch durchführbare Verfahren eignen, die über die 5-Stellung mit der Polymerstruktur verbunden
sind.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Acyloinen zu finden, bei
dem die beschriebenen Nachteile nicht auftreten. Es sollte insbesondere ein Katalysator gefunden werden,
der sich in einfacher Weise aus dem Reaktionsgemisch vollständig entfernen und ohne aufwendige Reinigungsoperationen wieder verwenden läßt
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Acyloinen der allgemeinen Formel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acyloinen durch Kondensieren von Aldehyden in
Gegenwart von Thiazoliumsalzen und Basen.
Die Herstellung von Acyloinen durch Kondensation von Aldehyden in Gegenwart von niedermolekularen
Thiazoliumsalzen als Katalysator und Basen als Co-Katalysator ist literaturbekannt. Entsprechende Reaktjo- go
nen sind beispielsweise in J. Am. Chem. Soc.80 (1958),
3719-3726, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1973, 891
und Synthesis 1976,733—735, beschrieben.
Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß die als Katalysatoren eingesetzten Thiazoliumsalze nur mit
Hilfe von sehr aufwendigen Methoden aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden können. Gelingt es nicht,
das rohe Reaktionsprodukt vollständig vom Thiazo-Ri-C-CH-R2
O OH
(D
in der Rt und R2 gleich oder verschieden sind und geradkettige
oder verzweigte Alkylreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Cycloalkylreste mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen,
Arylalkylreste mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen oder Ri und R2 zusammen einen Alkylenrest mit 2 bis 4
Kohlenstoffatomen darstellen, durch Kondensation entsprechender Aldehyde in Gegenwart von polymeren
Katalysatoren mit Thiazoliumgruppen und Basen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Katalysatoren
Reaktionsprodukte aus Thiazolen der allgemeinen Formel
N-
Il
HC
HC
-C-R3
Il
C-R4
(Π)
in der R3 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 5
Kohlenstoffatomen und R4 Wasserstoff, einen Alkylrest
mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalkylgruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen larstellen, und
einem vernetzten Chlormethylpolystyrol einsetzt.
Für die Herstellung von Acyloinen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen als'Ausgangsmäterial
Aldehyde der allgemeinen Formel
R3-C-H
Il
ο
in Betracht. In dieser Formel steht Rj für einen geradkettigen
oder verzweigten Alkyirest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, einen Cycloalkylrest mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen,
einen Arylalkylrest mit 7 bis 18 Kohlenstoffatomen
oder für die Gruppe
-(CH2)W-C-H
in der π eine ganze Zahl von 2 bis 4 bedeutet
Als Beispiele für Aldehyde, die in dem erfindungsgemäßen
Verfahren als Ausgangsmaterial Verwendung finden können, sind zu nennen:
Ace'aldehyd, Acetoxy-acetaldehyd,
Propionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, Pivalinaldehyd, Valeraldehyd, iso-Valeraldehyd,
Capronaldehyd, Önanthaldehyd, 2-Äthyl-hexanal,
Caprylaldehyd, Pelargonaldehyd, Caprinaldehyd,
* Laurinaldehyd, hiyristinaldehyd, Palmitinaldehyd,
Stearinaidehyd, Cyciopropancarbaidehyd,
Cydobutan-carbaldehyd,
Cydopentan-carbaldehyd,
Cydohexan-carbaldehyd,
Cycloheptan-carbaldehyd,
Cydooctan-carbaldehyd,
Cycloheptadecan-carbaldehyd,
2-Methyl-cydohexan-carbaldehyd-{l),
4-IsopropyI-cycIohexan-carbaldehyd-(l),
l-Äthyl-cycIopentan-carbaldehyd-il),
l^-Dimethyl-cycLipentan-carbaldehyd,
PhenyIacetaIdehyd,p-Tolyl-acetald<xüyd,
2-Phenyl-propionaldehyd,
3- Phenyl-propionaldehyd,
S-p-ToIyl-propionaldehyd^Phenylbutyraldehyd,
2-Phenyl-isobutyraldehyd,
2-Methyl-3-phenyl-propionaldehyd,
2-Methyl-3-p-tolyl-propionaldehyd,
2-PhenyI- valeraldehyd, 4-p-TolyI-vaIeraldehyd,
2-Methyl-6-pheny!-hexanal-(l)1
Cyclohexyl-phenyl-acetaldehyd,
2-BenzyI-heptanal-(l),
(^-Diisopropyl-phenylJ-acetaldehyd,
Sucdndialdehyd, Glutardialdehyd und
Adipindialdehyd.
Propionaldehyd, n-Butyraldehyd, iso-Butyraldehyd, Pivalinaldehyd, Valeraldehyd, iso-Valeraldehyd,
Capronaldehyd, Önanthaldehyd, 2-Äthyl-hexanal,
Caprylaldehyd, Pelargonaldehyd, Caprinaldehyd,
* Laurinaldehyd, hiyristinaldehyd, Palmitinaldehyd,
Stearinaidehyd, Cyciopropancarbaidehyd,
Cydobutan-carbaldehyd,
Cydopentan-carbaldehyd,
Cydohexan-carbaldehyd,
Cycloheptan-carbaldehyd,
Cydooctan-carbaldehyd,
Cycloheptadecan-carbaldehyd,
2-Methyl-cydohexan-carbaldehyd-{l),
4-IsopropyI-cycIohexan-carbaldehyd-(l),
l-Äthyl-cycIopentan-carbaldehyd-il),
l^-Dimethyl-cycLipentan-carbaldehyd,
PhenyIacetaIdehyd,p-Tolyl-acetald<xüyd,
2-Phenyl-propionaldehyd,
3- Phenyl-propionaldehyd,
S-p-ToIyl-propionaldehyd^Phenylbutyraldehyd,
2-Phenyl-isobutyraldehyd,
2-Methyl-3-phenyl-propionaldehyd,
2-Methyl-3-p-tolyl-propionaldehyd,
2-PhenyI- valeraldehyd, 4-p-TolyI-vaIeraldehyd,
2-Methyl-6-pheny!-hexanal-(l)1
Cyclohexyl-phenyl-acetaldehyd,
2-BenzyI-heptanal-(l),
(^-Diisopropyl-phenylJ-acetaldehyd,
Sucdndialdehyd, Glutardialdehyd und
Adipindialdehyd.
Selbstverständlich können die Kohlenwasserstoffreste der vorgenannten Aldehyde auch Substituenten enthalten,
beispielsweise Halogenatome, Ester- oder Äthergruppierungen, solange gewährleistet ist, daß diese
Substituenten nicht in störender Weise in die Acyloinkondensation eingreifen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Katalysatoren setzt man substituierte Thiazole der
allgemeinen Formel II mit vernetzten Chlormethyl-polystyrolen
bei erhöhter Temperatur um, vorzugsweise bei 60 bis 100° C. Die Chlormethylpolystyrole sind bekannte,
teilweise handelsübliche Substanzen, die durch Chlormethylierung von Polystyrolen mittels Formaldehyd
und Chlorwasserstoff hergestellt werden können. Als Beispiele für mögliche Thiazole der allgemeinen
Formel II sind zu nennen:
1,3-Thiazol, 4-Methyl- ί ,3-thiazoI,
5-Methyl-U-thiazol, 4-Äthyl-l ,3-thiazol,
5-Äthyl-l^-thiazol,4-tert-Butyl-U-thiazol,
4,5-Dimethyl-l,3-thiazol,4l5-Diäthyl-l,3-thiazol
und5-(2r-Hydroxyäthyl)-l,3-thiazol.
Als besonders geeignet hat sich 5-(2'-Hydroxyäthyl)-4-methyl-l,3-thiazol erwiesen.
5-Methyl-U-thiazol, 4-Äthyl-l ,3-thiazol,
5-Äthyl-l^-thiazol,4-tert-Butyl-U-thiazol,
4,5-Dimethyl-l,3-thiazol,4l5-Diäthyl-l,3-thiazol
und5-(2r-Hydroxyäthyl)-l,3-thiazol.
Als besonders geeignet hat sich 5-(2'-Hydroxyäthyl)-4-methyl-l,3-thiazol erwiesen.
Die Thiazole läßt man im allgemeinen in einem indifferenten
Lösungsmittel auf die vernetzten Chlormethylpolystyrole einwirken. Vorzugsweise kommen dabei
aprotische Lösungsmittel, wie z. B. Dimethylformamid,
Acetonitril, Dioxan oder Tetrahydrofuran in Frage. Auch überschüssiges Thiazol kann als Lösungsmittel
verwendet werden. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in jedem Fall mit einem stöchiometrischen Überschuß
des Thiazols zu arbeiten, um eine praktisch vollständige
Umsetzung der Chlormethylgruppen des Polystyrolharzes zu erreichen. Nach der Umsetzung wird
der Thiazoliumgruppen enthaltende polymere Katalysator abfiltriert, mit einem indifferenten Lösungsmittel,
beispielsweise Äther oder Alkohol, extrahiert und schließlich getrocknet
Als Co-Katalysatoren kommen anorganische und organische
Basen in Betracht, beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat
Natriumacetat Kaliumacetat Dinatriumhydrogenphosphat Triäthylamin, Triäthanolamin, N-Methylpyrroiidm
oder basische Ionenaustauscher.
Die Menge des eingesetzten Katalysators ist nicht kritisch. Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße
Verfahren mit solchen Mengen des Katalysatorharzes durchgeführt die — bezogen auf den umzusetzenden
Aldehyd — 1 bis 50 MoI-%, vorzugsweise 3 bis 20 MoI-%,
quaternäre Thiazoliumgruppen enthalten. Zur Durchführung des Verfahrens genügen aber schon
Mengen, die weniger als einem Mol-% entsprechen.
Die Menge der eingesetzten Base ist ebenfalls nicht kritisch. Im allgemeinen setzt man eine den im Katalysator
enthaltenen Thiazoliumsalzgruppen äquimolare
Menge ein. Vorzugsweise arbeitet man jedoch mit der 2- bis 5fachen molaren Menge. Beim Arbeiten in wäßrigen
oder wäßrig-alkoholischen Lösungen ist die Basenmenge so zu bemessen, daß ein pH-Wert von etwa 73
bis etwa 8,5 eingehalten wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die umzusetzendes! Aldertyde gegebenenfalls
in einem Lösungsmittel gelöst mit dem darin suspendierten Katalysator bei Raumtemperatur oder
bei erhöhter Temperatur so lange gerührt, bis der erwünschte Umsetzungsgrad erreicht ist Mit Rücksicht
auf die Empfindlichkeit des Katalysators sollte die Reaktionstemperatur 800C nicht wesentlich übersteigen.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren in Gegenwart eine* Lösungsmittels durchgeführt so kommen polare
Losungsmittel wie Wasser, Methanol, Äthanol, Isopropanoi, Dioxan, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid,
Dimethylsulfoxid, Hexanethylphosphorsäuretriamid und Pyridin sowie Gemische dieser Lösungsmittel,
insbesondere Wasser/Äthanol-Gemische in Betracht
Nach Beendigung der Reaktion wird der Katalysator durch Filtration aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt Die flüssigen Anteile des Reaktionsgemisches werden nach Abdestillieren des gegebenenfalls vorhandenen Lösungsmittels nach den in der organischen Chemie üblichen Methoden, wie fraktionierte Destillation und Umkristallisieren, aufgearbeitet.
Nach Beendigung der Reaktion wird der Katalysator durch Filtration aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt Die flüssigen Anteile des Reaktionsgemisches werden nach Abdestillieren des gegebenenfalls vorhandenen Lösungsmittels nach den in der organischen Chemie üblichen Methoden, wie fraktionierte Destillation und Umkristallisieren, aufgearbeitet.
■■'? Der abgetrennte Katalysator, kann nach Auswaschen
mit einem Lösungsmittel oder nach Regenerierung mit Salzsäure, Auswaschen und Trocknen wiederverwendet
werden.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Thiazoliumgruppen enthaltende
Katalysatorharz in der Basenform eingesetzt Bei dieser Arbeitsweise kann ohne zusätzliche Base als
Co-Katalysator gearbeitet werden. Die Basen- oder
OH-'Form des Katalysators kann sehr leicht dadurch
erhalten werden, daß man die Salz-Form des Thiazoliumgruppen enthaltenden Harzes mit einer wäßrigen
Lösung einer Base wie beispielsweise Natriumhydrogencarbonat so lange behandelt, bis in dem Harz keine
Chloridionen mehr vorhanden sind.
Die über das erfindungsgemäße Verfahren zugänglichen Produkte sind wertvolle Riech- und Aromastoffe;
außerdem stellen sie wertvolle Zwischenprodukte für organische Synthesen dar.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bekannten Arbeitsweisen den Vorteil, daß der verwendete
Katalysator in äußerst einfacher Weise, nämlich durch Filtrieren, quantitativ aus dem Reaktionsgemisch
entfernt werden kann. Jed-s Qu2Ütätsverminderung der
hergestellten Acyloine durch Zersetzungsprodukte, die beim Abdestillieren des Katalysators entstehen, wird
dadurch vermieden.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern.
25
40 g vernetztes Chlormethyl-polystyrol mit einem Chlorgehalt von 5,78 Gew.-% wurden in 100 ml Dimethylformamid
suspendiert und mit 21,6 g 5-(2'-HydroxyäthyI)-4-methyl-13-thiazol
72 Stunden lang bei 8O0C gerührt.
Anschließend wurde das Harz abfiltriert, mit Äther extrahiert und im Vakuum bei 40°C/0,01 Tor,
getrocknet Das 5-(2'-Hydroxyäthyl)-4-methyl-i3-thiazoliumgruppen
enthaltende Harz hatte einen Chlorgehalt von 3,71 Gew.-%.
64,1 g (0,5 Mol) destillierter Caprylaldehyd, 23,0 g
(0,025 MoP Thiazoliumsalz-Katalysator aus Beispiel 1 und 15,2 g (0,15 MoI) Triäthylamin wurden im Stickstoffstrom
7 Stunden bei 90° C gerührt Anschließend wurde die Mischung mit Äther verdünnt und der Katalysator
abfiltriert Der Katalysator wurde mehrmals mit Äther extrahiert Aus den vereinigten Äther-Filtraten wurde
im Sticksioffstroni unter Normaldruck der Äther und
darauf im Wasserstrahlpumpenvakuum nicht umgesetzter Caprylaldehyd und überschüssiges Triäthylamin abdestilliert
Der so erhaltene Rückstand (633 g) enthielt nach gaschromatogr?phischer Bestimmung 94,9
Gew.-% Capryloin. Zur weiteren Reinigung wurde das Capryloip aus Benzin (65 -95°) umkristallisiert Es wurden
55 g (86% d. Th.) reines Capryloin vom Schmelzpunkt 38—39°C erhalten.
55
110,0 g (25 Mol) frisch destillierter Acetaldehyd,
21.6 g (0,025 MoI) Thiazoliumsalzkataiysator aus Beispiel
1 und 15,2 g (0,15 MoI) Triäthylamin wurden in einem Autoklaven mit Magnetrührer unter einem vergegebenen
Stickstoffdruck von 5 bar 8 Stunden bei 80° C gerührt. Der bei 80° erhaltene Maximaldruck betrug
7 bar. Nach Abkühlen und öffnen des Autoklaven wurde das Reaktionsgemisch zur leichteren Abtrennung
des Katalysators im Äther aufgenommen und der Katalysator abfiltriert Nach dem Abdestillieren des
Äthers wurde der Rückstand unter Kohlendioxid im Wasserstrahlpumpenvakuum über eine Vigreux-Kolonne
fraktionierend destilliert Es wurdeu 68,1g (61% d-Th.) reines Acetoin vom Sdp. 37—38°C/16mbar erhalten.
25,6 g (0,2 Mol) frisch destillierter Caprylaldehyd wurde
unter Rühren und Kühlen in einem Gemisch aus 50 ml Wasser und 50 ml Äthanol gelöst In diese Lösung
wurden bei Raumtemperatur 9,0 g (0,01 Mol) Thiazoliumsalz-Katalysator aus Beispiel 1 eingerührt Nach
Zugabe von 1 g Dinatriumhydrogenphosphat in 5 ml Wasser wurde der pH-Wert der Lösung mit In Natronlauge
auf 8,4 eingestellt Anschließend wurde das Gemisch im Stickstoffstrom und unter intensivem Rühren
auf 60° C erwärmt und 71 U Stunden Jang bei dieser Temperatur
gehalten. Nach dem Abkühlen werde das Reaktionsgemisch
wie in Beispiel 2 aufgearbeitet Das resultierende rohe Reaktionsprodukt enthielt nach gaschromatischer
Bestimmung 73,2 Gev.i-% Capryloin. 23
Gew.-% Aldol und 23,5~Gew.-% CaprykJdehyd.
30 g des 5-(2'-Hydroxyäthyl)-4-methyl-13-thiazoliumgruppen
enthaltenden Harzes aus Beispiel 1 (Chlorid-Form) wurden in 11 gesättigter Natriumhydrogeacarbonatlösung
eingerührt Die Suspension wurde in eine Austauschersäule gebracht Das Harz wurde dann so
lange mit gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung gewaschen, bis das ablaufende Filtrat frei von Chloridionen
war. Anschließend wurde der jetzt in der OH-Form vorliegende Katalysator mit Wasser gewaschen und bei
40° C getrocknet
16,0 g (0,13 Mol) destillierter Caprylaldehyd und 6 g
(0,007 Mol) des ThiazoliumsalzkataJysators in der OH~-
Form aus Beispiel 5 wurden unter Rühren im Stickstoffstrom
auf 60° C erwärmt und 4 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen wurde das
Reaktionsgemisch wie in Beispiel 2 aufgearbeitet Nach gaschromatischer Analyse enthielt das rohe Reaktionsprodukt 89,0 Gew.-% Capryloin und 11,0 Gew.-% Caprylaldehyd.
25,6 g (0,2 Mol) Caprylaldehyd wurden wie in Beispiel
4 in 100 ml Wasser/Äthanol-Gemisch gelöst. In die Lösung wurden 9,0 g (0,0Ί Mol) Thiazoliumsalz-Katalysacor
m Jer CI--Form nach Beispiel 1 eingerührt Nach Zugabe von 1 g Dinatriumhydrogenphosphat in 5 ml
Wasser wurde der pH-Wert der Lösung auf 7.4 eingestellt Das Gemisch wurde unter Stickstoff auf 60° C
erwärmt und TU Stunden lang bei dieser Temperatur
gehalten. Die Au'irbeitung des Reaktionsgemisches erfolgte
wie in Beispiel 2 beschrieben. Nach gaschromatiseher Bestimmung enthielt das rohe Reaktionsprodukt
75 Gew.-% Capryloin, 19,2 Gew.-% Caprylaldehyd, 2,6 Gew.-% Acetal und 3,2 Gew.-% Aldol.
Claims (1)
- Patentansprüche:I. Verfahren zur Herstellung von Acyloinen der allgemeinen FormelR1-C-CH-R2OHö)
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---|---|---|---|
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ID=6014352
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JP (1) | JPS5422310A (de) |
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JP2008222596A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | シス二重結合含有ジカルボン酸誘導体の製造方法 |
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CN106397151B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-06-11 | 濮阳天源生物科技有限公司 | 一种偶姻类化合物的制备方法 |
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1977
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-
1978
- 1978-06-28 EP EP78100262A patent/EP0000478B1/de not_active Expired
- 1978-07-19 JP JP8722778A patent/JPS5422310A/ja active Granted
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JPS5422310A (en) | 1979-02-20 |
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