DE2844200A1 - Verfahren zur herstellung von substituierten, in alpha -stellung monohalogenierten acetonitrilen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von substituierten, in alpha -stellung monohalogenierten acetonitrilenInfo
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Description
28U200
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT ' 5090 Leverkusen, Bayerwerk
Zentralbereich Ha/bc .
Patente, Marken und Lizenzen , ' 0. Okt.
Verfahren zur Herstellung von substituierten, in «C-Stel
lung monohalogenierten Acetonitrilen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren■zur
selektiven Herstellung von substituierten, in V -Stellung monohalogenierten Acetonitrilen.
selektiven Herstellung von substituierten, in V -Stellung monohalogenierten Acetonitrilen.
Es ist bekannt, durch Einwirkung von Chlor auf Acetonitril
in Gegenwart von Jod Trichloracetonitril zu erhalten (Ber.dtsch.ehem.Ges. 9^, 1594 (1876)). Es ist weiterhin
bekannt, Chlor und Acetonitril bei 435 bis 44O°C in der Dampfphase an einem Silber-haltigen Kontakt oder
bei 65°C in flüssiger Phase unter Bestrahlung durch UV-Licht miteinander umzusetzen (Houben-Weyl, Methoden der
organischen Chemie, Bd. V/3, Seite 634, Georg Thieme
• Verlag Stuttgart, .1962).
• Verlag Stuttgart, .1962).
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Es wurde ein Verfahren zur Herstellung von substituierten, in ά.-Stellung monohalogenierten Acetonitriler. der
Formel (I)
R-CrI-CN (I) ,
Hai
in der
R Wasserstoff, Alkyl oder Phenyl bedeutet und
Hai für ein Halogenated, steht,
durch Umsetzung von substituierten Acetonitrilen der Formel (II)
' R-CH2-CK (II) ,
in der
R die oben genannte Bedeutung hat,
mit einem Halogen gefunden, daß dadurch gekennzeichnet
ist, daß man das substituierte Acetonitril gemeinsam mit einem flüchtigen Katalysator in einem Verdampfungsgefäß, auf das ein Rohr aufgesetzt ist, das im oberen
Teil zu einem Kondensator und im unteren Teil zu einer Kolonne ausgebildet ist und in dessen Mitte sich der
Reaktionsraum befindet, verdampft, den Dampf an dem Kondensator kondensiert, so daß das Kondensat auf eine
in den Reaktionsraum eingelassene Vorrichtung tropft und dort mit dem durch die Vorrichtung eingeleiteten
Halogen bei gleichzeitiger Bestrahlung durch UV-Strahlung enthaltendes Licht umsetzt und das Unsetzungsprodukt
durch das von dem Kondensator tropfende Kondensat durch ein in die Kolonne eingelassenes Rohr in das Verdampfungsgefäß
spült.
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Als Alkyl (R) kommt ein geradkettiger, verzweigter oder
cyclischer aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis
10 Kohlenstoffatomen in Frage, beispielsweise Methyl,
Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, He::vl, Isohexyl,
Octyl, Isooctyl, Decyl, Isodecyl, Cyclopentyl,
Methyl-cyclopentyl, Cyclohexyl, Methyl-cyclohexyl, Cycloheptyl
oder Methyl-cycloheptyl in Frage. Bevorzugt kommen Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenwasserstoffen
in Frage, beispielsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Iso- · propyl, Butyl oder Isobutyl.
Der Rest R kann weiterhin der Phenylrest sein. Selbstverständlich kann der Phenylrest ein oder mehrere Substituenten
tragen, die unter den Reaktibnsbedingungen inert sind, beispielsweise Halogen, Alkyl, Alkoxy, Nitro
oder Cyano. Als Halogen seien beispielsweise genannt: Fluor, Chlor, Brom oder Jod, bevorzugt Fluor,
Chlor oder Brom. Als Alkyl seien Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen genannt, beispielsweise
Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl oder Isobutyl.
Als Alkoxy seien Reste von niederen Alkoholen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen genannt, beispielsweise Methoxy,
Äthoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy oder Isobutyloxy.
Beispielsweise seien die folgenden substituierten Acetonitrile als Ausgangsprodukte für das erfindungsgemäße
Verfahren genannt: Acetonitril, Propionitril, Butyronitril, Hexancarbonsäurenitril, Octancarbonsäurenitril,
Decancarbonsäurenitril, Benzylcyanid, ortho-Chlorbenzyicyanid,
meta-Chlorbenzylcyanld, para-Chlorbenzylcyanid,
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ortho-, meta- und para-Fluorbenzylcyanid, ortho-, meta-
und para-Brombensylcyp.nid, ortho-, meta- und para-Methyl-bensylcyanld.,
ortho-,, meta- und para-Methor-cybenzylcyanid,
ortho-, meta- und para-Nitro-tenzylcyanid, ortho-.,
meta- und para-Cyanobenzylcyanid. Als Umsetzung der substituisrtcri
Acetonitrile mit Ilalogen sei beispielsweise
die Umsetzung mit Chlor odor Hrom, bevorzugt mit Chlor,
genannt.
Das Halogen wird im erfindungsgemäßen Verfahren gasförmig
in den Reaktionsraum oi.mjeLeitet. Das Halogen kann
ohne weiteres Verdünnungsmittel eingesetzt werden, es
ist aber auch möglich, das gasförmige Halogen mit Inertgasen, beispielsweise mit Stickstoff oder mit Argon,
zu verdünnen. Der Anteil des Verdünnungsmittels kann hierbei bis zu 90 %, vorzugsweise 30 bis 50 %, des eingesetzten
Halogen-Inertgar.-Gemisches betragen.
Die erfindungsgemäße Umsetzung von Stoffen der Formel
(II) mit einem Halogen wird in Gegenwart von UV-Strahlung enthaltendem Licht durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer Temperatur
im Reaktionsraum von 60 bis 4000C durchgeführt. Der bevorzugte
Temperaturbereich liegt bei 70 bis 25O°C, besonders bevorzugt ist dor Bereich von 80 bis 150°C. In
einer ganz besonders bevorzugten Variante wird das erf indungsgemäße Vorfahren bo i. dor Siedetemperatur des
umzusetzenden substituiorton Acetonitrile durchgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Normaldruck, sowie
bei unter- oder überdruck durchgeführt werden. Die Durchführung des. Verfahrens bei Unterdruck kann vorteilhaft
sein, wenn eine hochsiedende Ausgangsverbindur.g der Formel (II) unter schonenden Bedingungen umgesetzt
vrerden soll. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei überdruck kann vorteilhaft sein, wenn bei
einer Temperatur, die oberhalb des Siedepunktes der umzusetzenden Verbindung liegt, gearbeitet werden soll.
Die bevorzugte Arbeitsweise ist bei Normaldruck.
Das umzusetzende Ausgangsprodukt der Formel (II) befindet sich im .Reaktionsraum normalerweise im flüssigen
Aggregatzustand. Es ist jedoch auch möglich, das Ausgangsprodukt durch einen zwischengeschalteten Erhitzer
zu verdampfen, auf eine höhere Temperatur zu bringen und dann umzusetzen. - -
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Gegenwart eines
Katalysators durchgeführt. Als-Katalysator kommen Chloride oder Bromide von Metallen oder Nichtmetallen in
Betracht, deren Siedepunkte im Bereich der oben angegebenen Reaktionstemperatur liegen, und die sich in diesem
Temperaturbereich nicht zersetzen. Als Katalysa-' toren seien beispielsweise genannt: Titantetrachlorid,
Siliciumtetrachlorid, Schwefeldichlorid, Zinntetrachlorid,
Gallium-III-chlorid, Germaniumtetrabromid,
Germaniumtetrachlorid, Phosphortribromid, Phosphortrichlorid, Arsentrichlorid, Arsentribromid und Antimonpentachlorid.
Bevorzugt ist die Verwendung von Zinntetrachlorid. Der Katalysator wird in einer Menge von
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H3
1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf
das eingesetzte substituierte Acetonitril, eingesetzt.
Das erfindungsgeiaäße Verfahren wird in einer Apparatur
durchgeführt, die aus einem Verdampfungsgefäß besteht, auf das ein Rohr aufgesetzt wird, das im oberen Teil
zu einem Kondensator und im unteren Teil zu einer Kolonne ausgebildet ist und in dessen Mitte sich der Reaktionsraum
befindet. In diesen Reaktionsraum ist eine Vorrichtung eingelassen, auf die das umzusetzende Ausgangsprodukt
der Formel (II) aus dem Kondensator tropft und durch die gleichzeitig das umzusetzende Halogen eingeleitet
wird. Der Reaktionsraum wird mit UV-S.trahlung enthaltendem
Licht bestrahlt. ■
Als Vorrichtungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
in den Reaktionsraum eingelassen sind, kommen beispielsweise Einschnürungen des Reaktionsraumes in Frage,
die bewirken, daß das Ausgangsprodukt und das Halogen für eine kurze Zeit in Berührung kommen. Die Zeit soll
so bemessen sein, daß die gewünschte Reaktion völlig abläuft und aufgrund der sehr geringen Verweildauer
aller Reaktionskomponenten im Reaktionsraum unerwünschte Sekundärreaktionen nahezu völlig unterdrückt werden
und somit praktisch keine Nebenprodukte auftreten.
Die Einschnürung des Reaktionsraumes im erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise zu einer in den
Reaktionsraum eingelassenen Vorrichtung ausgebildet sein, die an dem im Reaktionsraum befindlichen Teil
eine Vertiefung aufweist, in die durch eine Zuleitung
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r3"
das gasförmige Halogen zugeführt und dann umgesetzt wird. Sie kann außerdem als Hohlkegel mit einer porösen Ringzone ausgebildet sein,' durch die das gasförmige Halogen
in die darüber hinweglaufende Flüssigkeitsschicht geführt
und direkt zur Reaktion gebracht wird.
Es ist auch möglich r daß die Einschnürung für das erfindungsgemäße
Verfahren als Verengung im ReaktionsrauTi zu
einem Rohr ausgebildet ist, an dessen oberen, zu einer. Trichter gestalteten Teil sich der Gaseinlaß befindet,
durch den das gasförmige Halogen direkt durch ein Rohr, das gegebenenfalls mit einer Fritte versehen ist, in
das vom Kondensator zurücklaufende heiße, etwas aufgestaute
substituierte Acetonitril der Formel (II) eingeleitet und rasch umgesetzt wird. Diese Variante des Reaktionsraumes
kann auch die Form einer Venturi-Düse aufweisen, die eine Frittenringzone enthält, durch die das Chlor
in das rasch vorbeiströmende Ausgangsprodukt geleitet wird.
Um besonders bei hochsiedenden Ausgangsprodukten unerwünschte Nebenreaktionen, wir Verharzungen, zu vermeiden,
kann der Reaktionsraum auch außerhalb der Kolonne angebracht sein, so daß das aus dem Kondensator
zurücklaufende umzusetzende Produkt durch eine zusätzliche Kühlung oder eine zusätzliche Heizung auf die für
die Halogenierung günstigste Temperatur gebracht werden kann. Erfindungsgemäß liegt das umzusetzende Halogen
stets im Unterschuß gegenüber dem umzusetzenden substituierten Acetonitril vor, so daß das in den Reaktionsraum eingetretene Halogen durch die Reaktion stets
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völlig aufgebraucht wird. Das Verhältnis der Reaktionspartner beträgt im erfindungsgemäßen Verfahren 1,1 bis
50 Mol, bevorzugt 5 bis 20 Mol substituiertes Acetonitril pro Mol Halogen. Die Wahl der günstigsten Einschnürung
des Reaktionsraumes ist abhängig von der erforderlichen Berührungszeit der Reaktionskomponenten.
Falls die Berührungszeit sehr kurz sein soll, wird eine
in den Reaktionsraum eingelassene Vorrichtung bevorzugt, die zu einem Kegel ausgebildet ist. Bei längeren Reaktionszeiten
kann es vorteilhaft sein, Vorrichtungen, zu verwenden, bei denen der in den Reaktionsraum eingelassene
Teil zu einer Vertiefung ausgebildet ist.
Ein weiteres' Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Trennung des Reaktionsgemisches von dem aufsteigenden Dampf des Ausgangsproduktes der Formel (II)
durch ein in die Kolonne eingelassenes Rohr. Die Kolonne kann beispielsweise eine Vigreux-, Füllkörper- oder
Glockenböden-Kolonne sein. Das in die Kolonne eingelassene Rohr kann mit oder ohne Füllkörper ausgebildet
sein.
Mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens
seien mit Hilfe der Figuren 1,2 und 3 erläutert.
In einem Kolben (g) wird das flüssige Ausgangsprodukt . der Formel (II) gemeinsam mit dem Katalysator zum Sieden
erhitzt. Die Dämpfe des Ausgangsproduktes und des Katalysators steigen durch die Kolonne (f) und den Reaktionsraum
(a) zum Kühler (i) und werden dort kondensiert. Das Kondensat läuft im Falle der Figur 1 auf die
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Vertiefung (c) der in den Reaktionsraum eingelassenen Vorrichtung (b). Im Falle der Abbildung 2 tropft das
Kondensat auf die Spitze des Kegels (k) der in den Reaktionsraum eingelassenen Vorrichtung (j). Im Falle der
Abbildung 3 läuft das Kondensat in den Trichter (n) der in den Reaktionsraum eingelassenen Vorrichtung (m), der
am unteren Ende zu einem Rohr (o) ausgebildet ist.
Das Halogen wird durch den Gaseinlaß (d,l oder p) in den
Reaktionsraum geleitet. Durch weiteres vom Kühler (i) ablaufendes Kondensat wird das entstandene Umsetzungsprodukt aus dem Reaktionsraum (a) in den Kolben Cg)
zurückgespült. Dieses zurückgespülte Gemisch, das im
wesentlichen'aus dem entstandenen substituierten, in ^.-Stellung monohalogenierten Acetonitril und dem nicht
umgesetzten substituierten Acetonitril besteht, fließt durch das in die Kolonne (f) eingelassene Rohr (e) und
wird so, getrennt von den aufsteigenden Dämpfen des Ausgangsstoff
es und des Katalysators, nach unten geführt. Das Gemisch gelangt in den Kolben (g), aus dem
das nicht umgesetzte substituierte Acetonitril, sowie der Katalysator wieder verdampft werden. Da das erfindungsgemäß
in oC~Stellung halogenierte substituierte Acetonitril in der Regel einen höheren Siedepunkt als
das Ausgangsprodukt hat, bleibt das Umsetzungsprodukt im Kolben (g) und kann nach Beendigung der Umsetzung
in üblicher Weise, beispielsweise durch Destillation, isoliert werden.
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Eine weitere Ausführungsforr. des erf±ndur.gsge~äßen Verfahrens
besteht dc.rin, daß sich äer Reakticr.sraum außerhalb
der Kolonne befinden kann. Hierdurch ist es möglich, auch bei wesentlich höheren Temperaturen als beim Siec-Ξ —
punkt der Ausgangsstoffe, nämlich bis 40O0C unter Einwirkung
der gleichen oben beschriebenen Katalysatoren zu arbeiten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt
werden, wobei das Ausgangsprodukt im oberen Teil der Apparatur zugeführt wird und das aus dem Reakticnsraum
(a) ablaufende Gemisch aus dem erfindungsgex.äfi in
o(.-Stellung monohalogenierten substituierten Acetonitril
und nicht umgesetztem Ausgangsprodukt, sowie dem verwendeten Katalysator einer Trennkolonne zugeführt
wird.
Als Verbindungen der Formel (I), die im erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt werden können, seien beispielsweise genannt:
Monochloracetonitril, Moncbromacetonitril, o^
pionitril, cC-Brom-propionitril, ^-Chlor-butyronitril,
el-Brom-butyronitril, /^-Chlor-hexancarbonsäurenitril,
«C-Chlor-octancarbonsäurenitril, 0(-Chlor-decancarbonsäurenitril,
.^-Chlor-benzylcyanid, ^-Brom-benzylcyanid,
kernsubstituierte ci.-Chlor-benzylcyanide und kemsubstituierte
oC-"Br°m-benzylcyanide.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
substituierten, in 5^-Stellung monohalogenierten Acetonitrile,
besonders das Monochloracetonitril, werden
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in hohen Ausbeuten und in besonders hoher Reinheit erhalten. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren
substituierten, in ,^-Stellung monohalogenierten
Acetonitrile können als Zwischenprodukte für dia Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, Vulkanisationsbeschieunigem,
Farbstoffen und Arzneimitteln eingesetzt werden.
Insbesondere wird !'lonochloracetonitril zur Synthese vcn
Tetrachlorpyrimidin (DT-AS 1 670 854) benötigt, das ein wichtiges Ausgangsprodukt zur Herstellung von Reaktivfarbstoffen
darstellt.
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In den folgenden Beispielen wird die in Abbildung 1 dargestellte Reaktionsapparatur verwendet.
Die Apparatur besteht aus einem Verdanpfungsgefäß (g),
das das substituierte Acetonitril und den Katalysator enthält. Auf das Verdampfungsgefäß (g) ist eine rr.t Füll>örpem
gefüllte Kolonne (f) aufgesetzt, in die ein leeres, sich nach unten verjüngendes Rohr (e) eingelassen ist. Oberhalb
der Kolonne (f) befindet sich der Reaktionsraum (a), in den
eine Vorrichtung 'b) eingelassen ist, deren im Reaktionsraum
befindlicher Teil zu einer Vertiefung (c) ausgebildet ist.
Die Zuführung des Halogens erfolgt von außan durch den Einlaß (d) in die Vorrichtung (b) zu der Vertiefung (c).
Zur Überprüfung der Rekationstemperatur ist außerdem, in
dem Reaktionsraum (a) das Thermometer (h) eingelassen.
Oberhalb des Reaktionsraurr.es ist der Kondensator (e) so angeordnet, daß die hier kondensierten flüssigen Kcmponen-
ten in die Vertiefung (c) tropfen können.
200 g Acetonitril und 5 g Zinntetrachlorid wurden in der unter A) beschriebenen Apparatur mit Chlor umgesetzt.
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Nach gasehromatcgraphiseher Analyse entstand fcei 80 %igem
Umsatz nur Monochloracetonitril. Nach Aufarbeitung oVurcn
Destillation erhielt man 220 g Monochloracetonitril vcn
Kp. = 125 bis 126°C; n^° = 1.4222.
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Leerseite
Claims (5)
- 2B4420QPatentansprüchet 1))Verfahren zur Herstellung von substituierter, in .-'_- v Stellung laonohalogenierten Acetoiiitrilen äer FormelR-CH-CN ,Haiin derR Wasserstoff, Alkyl oder Phenyl bedeutet und Hai für ein Halogen steht,durch Umsetzung von substituierten Acetonitrilen der FormelR-CH2-CN ,in derR die oben genannte Bedeutung hat,mit Halogen, dadurch gekennzeichnet, daß man das substituierte Acetonitril gemeinsam mit einem flüchtigen Katalysator in einem Verdampfungsgefäß, auf das ein Rohr aufgesetzt ist, das in oberen Teil zu einem Kondensator und in unteren Teil zu einer Kolonne ausgebildet ist, und in dessen Mitte sich der Reaktionsraum befindet, verdampft, den Dampf an dem Kondensator kondensiert, so daß das Kondensat auf eine in den Reaktionsraum eingelassene Vorrichtung tropft und dort mit dem durch die Vorrichtung eingeleiteten Halogen bei gleichzeitiger Bestrahlung durch UV-Strahlung enthaltendes Licht umsetzt und das Uinsatzungsprodukt durch das vom Kondensator tropfende Kondensat durch ein in die Kolonne eingelassenes Rohr in das Verdampfungsgefäß spült.Le Ä 19 221030017/0210~λ- 28A420Q
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Reaktionspartner 1,1 bis 50 ülol substituiertes Acetonitril pro Mol Halogen ist.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzaichnet, daß die Umsetzung im Temperaturbereich von 60 bis 4000C durchgeführt V7ird.
- 4) Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß- man als Katalysator Halogenide von Metallen oder Nichtmetallen/ die im Temperaturbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens flüchtig sind und sich nicht zersetzen.
- 5) Verfahren nach Anspruch 1,3 und 4, dadurch gekenn-, zeichnet, daß man Zinntetrachlorid als Katalysator einsetzt.Le A 19 2210017/0210
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DE2844200A DE2844200A1 (de) | 1978-10-11 | 1978-10-11 | Verfahren zur herstellung von substituierten, in alpha -stellung monohalogenierten acetonitrilen |
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DE2844200A1 true DE2844200A1 (de) | 1980-04-24 |
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DE (1) | DE2844200A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114105819A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-01 | 江苏超跃化学有限公司 | 一种通过光氯化反应合成氯乙腈的方法 |
-
1978
- 1978-10-11 DE DE2844200A patent/DE2844200A1/de not_active Withdrawn
-
1979
- 1979-10-09 JP JP12956279A patent/JPS5555152A/ja active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114105819A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-01 | 江苏超跃化学有限公司 | 一种通过光氯化反应合成氯乙腈的方法 |
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JPS6337782B2 (de) | 1988-07-27 |
JPS5555152A (en) | 1980-04-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8130 | Withdrawal |