DE2858248C2 - - Google Patents

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DE2858248C2
DE2858248C2 DE2858248A DE2858248A DE2858248C2 DE 2858248 C2 DE2858248 C2 DE 2858248C2 DE 2858248 A DE2858248 A DE 2858248A DE 2858248 A DE2858248 A DE 2858248A DE 2858248 C2 DE2858248 C2 DE 2858248C2
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Roger Kenneth Wokingham Berkshire Gb Huff
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Imperial Chemical Industries Ltd
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    • C07C17/2635Preparation of halogenated hydrocarbons by reactions involving an increase in the number of carbon atoms in the skeleton by condensation reactions involving a phosphorus compound, e.g. Wittig synthesis
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    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
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    • C07F9/5442Aromatic phosphonium compounds (P-C aromatic linkage)

Description

Das deutsche Patent 28 02 962 betrifft Cyclopropancarbonsäureesterderivate der allgemeinen Formel
in der einer der Substituenten R¹ und R² für eine Gruppe der Formel
W(CF₂)
wobei W Wasserstoff, Fluor oder Chlor ist und m den Wert 1 oder 2 hat, steht und der andere für Fluor, Chlor oder Brom oder eine Gruppe der Formel
wobei X, Y und Z unabhängig voneinander Wasserstoff, Fluor oder Chlor sind, steht und R³ Wasserstoff oder eine Cyan- oder Äthinylgruppe bedeutet.
Diese Verbindungen besitzen sehr gute insektizide Eigenschaften und eine gute Beständigkeit gegenüber Abbau durch Licht. Durch letztere Eigenschaft unterscheiden sie sich von ähnlichen natürlich vorkommenden Cyclopropancarbonsäurederivaten, von denen seit langem bekannt ist, daß sie insektizide Eigenschaften besitzen.
Die im vorstehenden Anspruch 1 definierten Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) eignen sich als Zwischenprodukte zur Herstellung der Verbindungen der obigen allgemeinen Formel (I). So können beispielsweise die in der genannten Patentschrift beschriebenen Verbindungen dadurch hergestellt werden, daß ein Niederalkylester der allgemeinen Formel
worin R⁴ für Niederalkyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methyl oder Äthyl, steht und R¹ und R² die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, mit einem Alkohol der allgemeinen Formel
zur Bewirkung einer Umesterungsreaktion erhitzt wird.
Bevorzugte erfindungsgemäße Zwischenprodukte sind in den vorstehenden Patentansprüchen 2 bis 10 näher beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können wie die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in verschiedenen geometrischen und stereoisomeren Formen existieren. So gibt es cis- und trans-Isomere, die sich aus dem Substitutionsschema des Cyclopropanrings ergeben, und E- und Z-Isomere, die sich aus der substituierten Vinylgruppe ergeben, wenn R¹ nicht das gleiche wie R² ist. Zusätzlich können zwei der drei Kohlenstoffatome des Cyclopropans in entweder der R- oder der S-Konfiguration existieren, da sie asymmetrisch substituiert sind.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (IV), worin Q für Hydroxy steht, können durch Hydrolyse der Verbindungen der allgemeinen Formel (IV), worin Q für Niederalkoxy steht, erhalten und durch Umsetzung mit beispielsweise Thionylchlorid oder Thionylbromid in Verbindungen der allgemeinen Formel (IV), worin Q für Chlor oder Brom steht, umgewandelt werden. Alle Verbindungen der allgemeinen Formel (IV) können entweder direkt oder indirekt zur Herstellung der insektizid aktiven Ester der allgemeinen Formel (I) gemäß obiger Vorschrift verwendet werden.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (IV), worin Q für Niederalkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht, das sind also die Verbindungen der obigen allgemeinen Formel (II), können z. B. durch die in den vorstehenden Ansprüchen 11 bis 19 angegebenen Verfahren erhalten werden.
Beispiele für Metallkatalysatoren bei dem Verfahren der vorstehenden Ansprüche 11 bis 14 sind pulverisiertes Kupfer oder pulverisierte Kupferbronze.
Die Ausgangsverbindung der allgemeinen Formel (V) des vorstehenden Patentanspruchs 11 kann dadurch erhalten werden, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel (VI) des vorstehenden Anspruchs 15 einer Dehydratisierung mit beispielsweise Phosphorpentoxid unterwirft.
Das Verfahren der vorstehenden Ansprüche 15 und 16 ist nicht auf die Herstellung von Verbindungen anwendbar, worin eines der Symbole R¹ und R² für Halogen steht, ist aber sehr nützlich für die Herstellung von Verbindungen, worin R¹ und R² beide Trifluoromethyl sind oder worin eines der Symbole R¹ und R² Trifluoromethyl und das andere Difluoromethyl ist.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (VI) des vorstehenden Anspruchs 15 können dadurch erhalten werden, daß man ein Keton der allgemeinen Formel
mit 3-Methylbut-1-en, vorzugsweise unter Druck, umsetzt.
Geeignete Basen für die Durchführung der Verfahren der vorstehenden Ansprüche 17 und 18 sind tertiäre Amine, wie Pyridin, Triäthylamin, Diäthylanilin und N-Methylpiperidin, und auch Alkalimetall-niederalkoxide, das sind solche mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Natriummethoxid, Natriumäthoxid und Natrium- und Kalium-t-butoxid. Dieses Verfahren wird zweckmäßig in einem Verdünnungs- oder Lösungsmittel für den Reaktionsteilnehmer und die Base ausgeführt.
Mindestens 2 Mol Base sind erforderlich, um die Verbindungen der allgemeinen Formel (VIII) in die Verbindungen der allgemeinen Formel (IV), worin R für Alkoxy mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen steht, umzuwandeln. Diese Umwandlung umfaßt zwei Stufen, nämlich Cyclisierung und β-Eliminierung von Halogenwasserstoff, aber es ist nicht klar, in welcher Reihenfolge diese beiden Stufen ablaufen, oder ob sie nicht sogar gemeinsam ablaufen.
Wenn das Verfahren unter Verwendung von nur einem molaren Äquivalent der Base ausgeführt ist, dann werden drei verschiedene Produkte erhalten, wie sie im vorstehenden Anspruch 19 angegeben sind. Jede dieser Verbindungen ergibt bei Behandlung mit einem weiteren molaren Äquivalent einer Base eine erfindungsgemäße Verbindung.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (VIII) des vorstehenden Anspruchs 17 können dadurch hergestellt werden, daß man eine Verbindung der Formel
worin Q für Alkoxy steht, mit einer Verbindung der Formel
worin R¹, R², W′ und W′′ eine der oben angegebenen Bedeutungen besitzen, in Gegenwart eines radikalischen Initiators umsetzt. Hierbei kann es sich um einen physikalischen Inititator, z. B. Bestrahlung mit einer geeigneten Lichtquelle, z. B. einer UV-Lichtquelle, oder um einen herkömmlichen chemischen radikalischen Katalysator, z. B. Benzoylperoxid oder Azobisisobutyronitril, handeln. Das Verfahren kann bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 150°C, vorzugsweise 80 bis 120°C, während Zeiten von 1 bis 20 h ausgeführt werden, und zwar gegebenenfalls in einem abgeschlossenen System und unter dem autogenen Druck der Reaktion.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1 Stufe A Herstellung von 5-Hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluoro-5-trifluoromethylhex-2-en.
Ein gerührtes Gemisch aus 235 g Hexafluoroaceton und 100 g 3-Methylbut-1-en wurde unter einem Druck von 16,7 bar (17 at) während eines Zeitraums von 20 h auf 125°C erhitzt. Destillation des Produktgemischs unter vermindertem Druck ergab 5-Hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluoro-5-trifluoromethylhex-2-en als bewegliche farblose Flüssigkeit, Kp. 43°C/20 mbar.
NMR (CCl₄) p.p.m. 1,77 (d, 6H); 2,58 bis 3,00 (m, 3H); 5,0 bis 5,4 (m, 1H).
Stufe B Herstellung von (±)-cis/trans-3-(2-Hydroxy-3,3,3-trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-y-l)- 2,2-dimethyl-cyclopropan-carbonsäure-äthylester.
Eine Lösung von 9,12 g Diazoessigsäure-äthylester in 400 ml Dichloromethan wurde tropfenweise während eines Zeitraums von 48 h in Gegenwart einer katalytischen Menge von wasserfreiem Kupfer(II)-sulfat bei 110 bis 120°C zu 18,9 g 5-Hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluoro-5-trifluoromethylhex-2-en zugegeben.
Das resultierende Gemisch wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und destilliert, wobei mehrere Fraktionen innerhalb des Bereichs von 68 bis 90°C bei 20 m bar erhalten wurden. NMR-, IR- und Massenspektralanalyse zeigte, das diese Fraktionen hauptsächlich aus den (±)-cis- und (±)- trans-Isomeren von 3-(2-Hydroxy-3,3,3-trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropan-carbonsäure- äthylester in verschiedenen Verhälnissen bestand.
NMR (CDCl₃) p.p.m. 1,04 bis 1,40 (m, 9H); 1,55 bis 2,43 (m, 4H) 4,00 bis 4,37 (m, 2H).
Stufe C Herstellung von (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)- 2,2-dimethyl-cyclopropan-carbonsäureäthylester.
Ein Gemisch aus 4,62 g (±)-cis/trans-3-(2-Hydroxy-3,3,3-trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-y-l)-2,2-dimethyl- cyclopropan-carbonsäure-äthylester, 2,2 g Phosphoroxychlorid und 5,3 ml trockenem Pyridin wurde während eines Zeitraums von 65 h auf 110°C erhitzt, worauf es in Eiswasser geschüttet und 5 h gerührt wurde. Das auf diese Weise erhaltene Gemisch wurde mit Diäthyläther extrahiert, und die Extrakte wurden mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernen des Äthers durch Abdampfen unter vermindertem Druck wurde das zurückbleibende Öl unter vermindertem Druck destilliert. (±)-cis/trans-3- (3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclop-ropan-carbonsäure-äthylester wurde als farbloses Öl, Kp. 60 bis 65°C/0 m bar, erhalten.
NMR (CDCl₃) p.p.m. 1,15 bis 1,39 (m, 9H); 1,75 bis 2,60 (m, 2H); 4,02 bis 4,34 (m, 2H); 6,36 und 7,36 (dd, 1H).
Stufe D Herstellung von (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)- 2,2-dimethyl-cyclopropan-carbonsäure.
Ein Gemisch aus 0,52 g (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)-2,-2-dimethylcyclopropan- carbonsäure-äthylester, 2,52 ml Eisessig, 3,36 ml 48%iger (G/V) Bromwasserstoffsäure und 1,12 ml Wasser wurde während eines Zeitraums von 10 h auf Rückflußtemperatur erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Gemisch mit 50 ml Wasser verdünnt und mehrere Male mit Diäthyläther extrahiert. Die Extrakte wurden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und durch Eindampfen des Äthers unter vermindertem Druck konzentriert. Durch Spektroskopieanalyse wurde gezeigt, daß das zurückbleibende Öl im wesentlichen aus (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoro-methylprop-1-en-1-yl)-2-,2-dimethyl- cyclopropan-carbonsäure bestand.
Stufe E Umwandlung von (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)- 2,2-dimethyl-cyclopropan-carbonsäure in das Säurechlorid.
Ein Gemisch aus 0,4 g (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethylprop-1-en-1-yl)-2,-2-dimethylcyclopropan- carbonsäure und 5,0 ml Thionylchlorid wurde während eines Zeitraums von 2 h auf Rückflußtemperatur erhitzt, worauf das überschüssige Thionylchlorid durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt wurde. Es blieb (±)-cis/trans-1-Chlorocarbonyl-3-(3,3,3-trifluoro-2-trifluoromethylp-rop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan zurück.
Beispiel 2 Stufe  Herstellung von 3,3-Dimethyl-4,6,6-trichloro-7,7,7-trifluoro­ heptansäure-äthylester der Formel: CF₃CCl₂CH₂CHClC(CH₃)₂CH₂CO₂C₂H₃.
Ein Gemisch aus 7,0 g 3,3-Dimethylpent-4-ensäure-äthylester, 20,0 g 1,1,1-Trichloro-2,2,2-trifluoroäthan und 0,1 g Benzoylperoxid wurde in einem verschlossenen Glasrohr 5 h auf 100°C erhitzt. Das erhaltene Gemisch wurde sorgfältig destilliert, und 3,3-Dimethyl-4,6,6-trichloro-7,7,7-trifluoroheptansäure-äthylester wurde als Fraktion mit einem Siedebereich von 112 bis 114°C/2,7 m bar gesammelt. Seine Identität wurde durch IR- und NMR-Spektroskopleanalyse bestätigt.
Stufe B Herstellung von (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)- 2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure-äthylester.
Der 3,3-Dimethyl-4,6,6-trichloro-7,7,7-trifluoroheptansäureäthylester, der in Stufe A erhalten worden war, wurde in 30 ml trockenem Tetrahydrofuran aufgelöst, und die Lösung wurde tropfenweise zu einer Suspension von 2,75 g t-Butoxid, das in situ aus Natriumhydrid und t-Butylalkohol hergestellt worden war, in 120 ml trockenem Tetrahydrofuran bei 0°C zugegeben. Nach beendeter Zugabe wurde das Gemisch 2 h bei 0°C gerührt und dann mit äthanolischem Chlorwasserstoff angesäuert. Nach Verdünnung des Gemischs mit Diäthyläther wurde es mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und durch Abdampfen der Lösungsmittel unter vermindertem Druck konzentriert. Das zurückbleibende gelbe Öl wurde sorgfältig unter vermindertem Druck destilliert, wobei (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-l- cyclopropan-carbonsäureäthylester, Kp. 70°C 0,67 mbar, erhalten wurde. NMR-Analyse zeigte, daß das Produkt aus einem Gemisch von ungefähr 60% des cis-Isomeren und ungefähr 40% des trans-Isomeren (am Cyclopropanring) bestand, wobei in jedem Fall ungefähr 90 bis 95% des Isomers, bei dem die Trifluoromethylgruppe sich in trans-Stellung zum Cyclopropanring an der Doppelbindung befindet (des Z-Isomere), und ungefähr 5 bis 10% des Isomers, bei dem sie sich in cis-Stellung befindet (das E-Isomer) erhalten werden.
Stufe C Herstellung von (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropan-carbonsäure.
Ein Gemisch aus 0,52 g (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropan- carbonsäure, 2,52 ml Eisessig, 3,36 ml 48%iger (G/V) Bromwasserstoffsäure und 1,12 ml Wasser wurde über einen Zeitraum von 10 h auf Rückflußtemperatur erhitzt. Nach Abkühlung wurde das Gemisch mit 50 ml Wasser verdünnt und mehrere Male mit Diäthyläther extrahiert. Die Extrakte wurden vereinigt, mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und durch Abdampfen des Äthers unter vermindertem Druck konzentriert. Von dem zurückbleibenden Öl wurde durch Spektroskopieanalyse gezeigt, daß es hauptsächlich aus (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropan- carbonsäure bestand.
Stufe D Umwandlung von (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropancarbonsäure in ihr Säurechlorid.
Ein Gemisch aus 0,4 g (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethy-lcyclopropan- carbonsäure und 5,0 ml Thionylchlorid wurde 2 h auf Rückflußtemperatur erhitzt, worauf das überschüssige Thionylchlorid durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt wurde. Es blieb (±)-cis/trans-1-Chlorocarbonyl- 3-(2-chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan zurück.

Claims (19)

1. Fluorhaltige Cyclopropancarbonsäuren und Derivate der allgemeinen Formel worin eines der Symbole R¹ und R² für eine Gruppe der allgemeinen FormelW-(CF₂) wobei W Wasserstoff, Fluor oder Chlor ist und m den Wert 1 oder 2 hat, steht und das andere für Fluor, Chlor oder Brom oder eine Gruppe der allgemeinen Formel wobei X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Fluor oder Chlor sind, steht und Q für Hydroxy, Niederalkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder Chlor oder Brom steht.
2. Verbindungen nach Anspruch 1, worin eines der Symbole R¹ und R² für eine Gruppe der allgemeinen Formel wobei W Wasserstoff, Fluor oder Chlor ist, steht und das andere für eine Gruppe der allgemeinen Formel wobei X, Y und Z jeweils unabhängig voneinander Wasserstoff, Fluor oder Chlor sind, steht und Q für Hydroxy, Niederalkoxy mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Chlor oder Brom steht.
3. Verbindungen nach Anspruch 1, worin eines der Symbole R¹ und R² für eine Gruppe der allgemeinen Formel wobei W Wasserstoff, Fluor oder Chlor ist, steht und das andere für Fluor, Chlor oder Brom steht und Q für Hydroxy, Niederalkoxy mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, Chlor oder Brom steht.
4. Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, worin R¹ und R² beide für Trifluoromethyl stehen.
5. Verbindungen nach Anspruch 1 oder 3, worin eines der Symbole R¹ und R² für Trifluormethyl steht und das andere für Chlor oder Brom steht.
6. (±)-cis/trans-3-(2-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1- en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure.
-
7. (±)-cis/trans-3-(2-Bromo-3,3,3-trifluoromethyl- prop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure.
-
8. (±)-cis/trans-3-(3,3,3-Trifluoro-2-trifluoromethyl- prop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure.
-
9. (±)-cis/trans-3-(3-Chloro-2,3,3-trifluoroprop-1- en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropan-carbonsäure.
-
10. Äthylester der Säuren gemäß den Ansprüchen 6 bis 9.
11. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, worin Q für Niederalkyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, steht, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Dien der allgemeinen Formel mit einem C₁- bis C₆-Niederalkylester von Diazoessigsäure umsetzt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Niederalkylester der Diazoessigsäure Diazoessigsäureäthylester einsetzt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dien im Überschuß einsetzt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man es in Gegenwart eines Metallkatalysators ausführt.
15. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, worin R¹ und R² beide für Trifluoromethyl stehen oder eines der Symbole R¹ und R² für Trifluoromethyl und das andere für Difluoromethyl steht und Q für Niederalkyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • (a) eine Verbindung der allgemeinen Formel mit einem Niederalkylester von Diazoessigsäure behandelt, und
  • (b) die erhaltene Verbindung der allgemeinen Formel mit einem chemischen Dehydratisierungsmittel dehydratisiert.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dehydratisierungsmittel Phosphorpentoxid einsetzt.
17. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, worin Q für Niederalkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel worin R¹ und R² die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen und Q für Niederalkoxy mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen steht und W′ und W′′ jeweils für Fluor, Chlor oder Brom stehen, mit der Einschränkung, daß W′ für Brom steht, wenn R² für Brom steht, mit mindestens 2 molaren Äquivalenten einer Base behandelt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Base ein Alkalimetallniederalkoxid mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen verwendet.
19. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung einer der allgemeinen Formeln oder worin R¹, R², Q, W′ und W′′ die in Anspruch 17 angegebenen Bedeutungen besitzen, mit mindestens 1 Mol einer Base behandelt.
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