DE69409800T2 - Verfahren zur herstellung von halogenierten alkoholen - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung bestimmter halogenierter Alkohole, die bei der Synthese wertvoller Pestizid-Zwischenprodukte verwendbar sind.
- Ester der 3-(2-Chlor-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropancarbonsäure mit z.B. 3-Phenoxybenzylalkohol, α-Cyano-3- phenoxybenzylalkohol und 2-Methyl-3-phenylbenzylalkohol sind wichtige insektizide und akarizide Produkte, und die einfachen Alkylester dieser Säure sind wichtige Zwischenprodukte bei der Herstellung solcher Produkte. Es ist wünschenswert, neue Verfahren zur Herstellung solcher Zwischenprodukte bereitzustellen, um die Flexibilität der Hersteller, auf Fluktuationen in Preis und Verfügbarkeit von Ausgangsmaterialien zu reagieren, zu erhöhen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Bereitstellung bestimmter halogenierter Alkohole, speziell von 5,5-Dihalo-4- hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-enen, die in einem neuen synthetischen Verfahren zum Erhalt der oben erwähnten Säure und ihrer Ester verwendet werden können. Aus JP-A-62 116 531 (Chemical Abstracts, 108, 94064x) ist bekannt, diese Verbindungen durch Umsetzung von 3-Methylbut-2-en-1-al mit Trichlortrifluorethan in Gegenwart von Zink und Kupferchlond herzustellen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung vermeidet die Verwendung dieser Bedingungen.
- Demgemäß stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel (I) bereit:
- CF&sub3;-CXCl-CH(OH)-CH=C(CH&sub3;)&sub2; (I)
- worin X Chlor oder Brom ist, welches die Umsetzung einer Verbindung der Formel (II):
- CF&sub3;-CHXCl (II)
- mit 3-Methylbut-2-en-1-al in Gegenwart einer starken Base und eines inerten Lösungsmittels umfaßt.
- Wenn die Verbindung der Formel (I) 5,5-Dichlor-4-hydroxy-2-methyl- 6,6,6-trifluorhex-2-en ist, ist die Verbindung der Formel (II) 1,1- Dichloro-2,2,2-trifluorethan. Wenn die Verbindung der Formel (I) 5-Bromo-5- chloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en ist, ist die Verbindung mit der Formel (II) 1-Bromo-1-chloro-2,2,2-trifluorethan.
- Das Verfahren wird in Gegenwart einer starken Base ausgeführt, von der man annimmt, daß sie durch Erzeugung eines Perhabalkyl-Ions wirkt, das dann mit dem Aldehyd reagiert. Geeignete starke Basen schließen niedere Alkoxide von Alkalimetallen wie Natrium- oder Kaliumisopropoxide oder -t-Butoxide ein, aber andere Basen wie z.B. Alkalimetalldisilylazide können ebenfalls verwendet werden.
- Das Verfahren wird vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen ausgeführt, um die Erzeugung unerwünschter Nebenprodukte zu vermeiden. Eine bevorzugte Temperatur liegt im Bereich von -80 bis 0ºC, insbesondere wenn ein polares aprotisches Lösungsmittel verwendet wird. Das Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich ausgeführt werden. Wenn es in kontinuierlicher Weise ausgeführt wird, werden die Reaktanden auf kontrollierte Weise zu einer gekühlten Lösung oder Suspension der Base im Lösungsmittel zugeführt. Die Reaktion ist insbesondere bei Temperaturen im Bereich von -40 bis ºC sehr rasch.
- Spezielle Beispiele polarer aprotischer Lösungsmittel, die im Verfahren verwendet werden können, schließen Amide wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Di-n-butylacetamid, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran, Tetrahydropyran und Dioxan, Glykolether wie Ethylenglykoldimethylether und Ethylenglykoldiethylether und Sulfoxide wie Dimethylsulfoxid ein. Es können aber auch andere inerte Lösungsmittel wie z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Toluol, verwendet werden. Tetrahydrofuran ist besonders effektiv, insbesondere wenn die Base in Form einer Lösung eines Alkalimetallalkoxids wie z.B. Natrium-t-butoxid in Dimethylformamid verwendet wird.
- Das Verfahren ist zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I) in guter Ausbeute und Reinheit verwendbar und erlaubt die leichte Isolierung des gewünschten Produkts. Etwaige unumgesetzte oder überschüssige Verbindungen mit der Formel (II) können leicht wiedergewonnen und rückgeführt werden.
- Die Verbindungen mit der Formel (I) können bei der Synthese von 3-(2- Chloro-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure oder deren Estern mit einem niederen Alkanol wie z.B. dem Methyl- oder Ethylester, verwendet werden, welches die Schritte (a) Umsetzung einer Verbindung der Formel (I) mit einem Tri-niederalkylorthoacetat mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen in jeder Alkyl-Gruppe in Gegenwart wenigstens einer katalytischen Menge einer Säure zum Erhalt einer Verbindung der Formel (III):
- CF&sub3;-CXCl-CH=CH-C(CH&sub3;)&sub2;-CH&sub2;CO&sub2;R (III)
- worin R Alkyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen ist, (b) Behandlung dieser Verbindung der Formel (III) mit wenigstens einem Moläquivalent einer Base zum Erhalt eines Niederalkylesters der 3-(2-Chloro-3,3,3-trifluorprop- 1-en-1-yl)-2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure, und (c) danach, falls gewünscht, Hydrolyse dieses Niederalkylesters zur erwähnten Carbonsäure umfaßt. Vorzugsweise wird das Tri-niederalkylorthoacetat aus Trimethylorthoacetat und Triethylorthoacetat ausgewählt.
- Die in Stufe (a) verwendete Säure ist vorzugsweise eine einfache Carbonsäure wie eine Propionsäure oder Buttersäure, z.B. Isobuttersäure, oder eine Alkanarensulfonsäure, z.B. p-Toluolsulfonsäure. Das Verfahren wird bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise Rückflußtemperatur, unter Bedingungen ausgeführt, bei denen der durch das Verfahren erzeugte Alkohol aus der Reaktionszone entfernt werden kann.
- Die in Stufe (b) verwendete Base ist vorzugsweise ein Alkalimetallalkoxid, und das Verfahren kann in einem geeigneten Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel wie z.B. einem polaren aprotischen Lösungsmittel wie Dimethylformamid oder einem Überschuß des Alkohols, der dem Alkalimetallalkoxid entspricht, ausgeführt werden. Natrium- oder Kalium-t-butoxid sind bevorzugte Basen und die Reaktion wird vorzugsweise in Dimethylformamid ausgeführt.
- Weitere Details bezüglich des Verfahrens, durch das die Verbindungen der Formel (I) hergestellt und bei der Synthese von Estern der 3-(2-Chloro-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure verwendet werden können, werden in den nachstehenden Beispielen ausgeführt.
- In Stufe (a) des obigen Verfahrens nimmt man an, daß die Verbindung der Formel (I) mit dem Trialkylorthoacetat zunächst zu einer Verbindung der Formel (IV) führt:
- worin X Chlor oder Brom ist und R Alkyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen ist. Solche Verbindungen dürften zuvor nicht beschrieben worden sein, und insbesondere dürften die folgenden speziellen Verbindungen neu sein:
- 5-Bromo-5-chloro-4-(1,1-diethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2- en,
- 5,5-Dichloro-4-(1,1-diethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en, 5-Bromo-5-chloro-4-(1,1-dimethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex- 2-en, und
- 5,5-Dichloro-4-(1,1-dimethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en.
- Unter den Prozeßbedingungen gehen die Verbindungen mit der Formel (IV) eine Umlagerung ein, die zu Verbindungen der Formel (III) führt. Die Verbindungen mit der Formel (III) dürften ebenfalls zuvor nicht beschrieben worden sein, und insbesondere dürften die folgenden speziellen Verbindungen neu sein:
- Ethyl-6-bromo-6-chloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat,
- Methyl-6-bromo-6-chloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat,
- Ethyl-6,6-dichloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat und
- Methyl-6,6-dichloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat.
- Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 5,5-Dichloro-4-hydroxy-2-methyl-6, 6, 6-trifluorhex-2-en
- Natrium-t-butoxid (2,4 ml einer 42%igen Lösung in trockenem Dimethylformamid) wurde über einen Zeitraum von 20 min zu einer gerührten Mischung von 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan (1,38 g), 3-Methylbut-2-en-1-al (0,636 g) und trockenem Tetrahydrofuran (30 ml), die durch externe Kühlung bei einer Temperatur von -65ºC gehalten wurde, unter Stickstoffatmosphäre zugetropft und die gerührte Mischung wurde nach Beendigung der Zugabe bei dieser Temperatur weitere 30 min gehalten. Die externe Kühlung wurde entfernt und die Reaktion durch Zutropfen einer gesättigten wäßrigen Ammoniumchlorid-Lösung gequencht, bis die Temperatur auf -20ºC gestiegen war. Danach wurde die Mischung gerührt, bis die Temperatur auf Umgebungstemperatur (etwa 20ºC) gestiegen war. Die wäßrigen und organischen Phasen wurden getrennt und die wäßrige Phase mit Dichlormethan(2 x 20 ml) extrahiert und die Extrakte mit der organischen Phase vereinigt und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernung der Lösungsmittel durch Eindampfen unter reduziertem Druck wurde der Rückstand in Hexan (20 ml) gelöst und die Lösung mit Kochsalzlösung (3 x 5 ml) gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und durch Entfernung des Lösungsmittels unter reduziertem Druck konzentriert. Der Rückstand wurde in einer Mischung aus Ethylacetat und Petrolether (Siedebereich 40-60ºC) (1:6 Volumenteile, 20 ml) gelöst und durch Aufbringen auf einer kurzen Kieselgelsäule (3,75 cm) und Eluierung mit der gleichen Mischung (400 ml) gereinigt. Sukzessive Fraktionen (3) wurden durch Chromatographie überprüft, um sicherzustellen, daß das gewünschte Produkt in den ersten beiden Fraktionen vorlag. Das Eluat wurde durch Eindampfen der Lösungsmittel unter reduziertem Druck konzentriert und der Rückstand (1,33 g) durch kernmagnetische Resonanzspektroskopie und gaschromatographische Massenspektralanalyse als 5,5-Dichloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en identifiziert.
- Natrium-t-butoxid (1,39 g einer 42%igen Lösung in trockenem Dimethylformamid) wurde über einen Zeitraum von 5 min zu einer gerührten Mischung von 1-Bromo-1-chloro-2,2,2-trifluorethan (0,535 ml), 3-Methylbut-1-en-1-al (0,538 ml) und trockenem Tetrahydrofuran (10 ml), die durch externe Kühlung bei einer Temperatur von -78ºC gehalten wurde, unter einer Stickstoffatmosphäre zugetropft. Dann wurde die Mischung weitere 40 min bei der Temperatur gerührt, wonach die externe Kühlung entfernt und die Reaktion durch das Zutropfen einer gesättigten wäßrigen Ammoniumchlorid-Lösung gequencht wurde. Die Mischung wurde dann zwischen Wasser und Diisopropylether verteilt und die wäßrige Phase abgetrennt, mit Dusopropylether (3 x 25 ml) gewaschen und die Waschlösungen mit der organischen Phase vereinigt. Die organische Phase wurde mit Kochsalzlösung gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und durch Eindampfen unter reduziertem Druck konzentriert. Nach Reinigung durch ein Verfahren ähnlich dem des vorherigen Beispiels wurde 5-Bromo-5-chloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6- trifluorhex-2-en (1,39 g), identifiziert durch kemmagnetische Resonanz und Infrarotspektroskopie, erhalten.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 5-Bromo-5-chloro-4hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en
- Tetrahydrofuran (230 ml) und Natrium-t-butoxid (57,6 g; 40 % G/V- Lösung in Dimethylformamid) wurden in einen Mehrhalsreaktionskolben gegeben und auf -60ºC unter Rühren gekühlt. 1-Bromo-1-chloro-2,2,2-trifluorethan (47,6 g) und Senecialdehyd (20,9 g) wurden gleichzeitig im Verlauf von 25 min zugegeben, dann wurde die Mischung bei -60ºC weitere 30 min gerührt. Am Ende der Reaktion wurde die Masse durch kontrollierte Zugabe von gesättigter Ammoniumchlorid-Lösung (120 ml) gequencht. Hexan (500 ml) wurde zur Mischung zugegeben, dann wurde die wäßrige Phase abgetrennt und mit weiterem Hexan (2 x 500 ml) extrahiert. Die vereinigten organischen Lösungen wurden mit Kochsalzlösung (2 x 100 ml) und dann Wasser (3 x 20 ml) gewaschen. Trocknung (Natriumsulfat) und Konzentration im Vakuum ergab dann das Produkt 5-Bromo-5-chloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en als bewegliches gelbes öl (50,1 g, 70 % Ausbeute).
- ¹H-NMR: 1,30 (3H, s:CMe&sub2;); 1,35 (3H, s:CMe); 1,85 (1H, br, OH); 4,20 und 4,30 (1H, d, CHOH Diastereomere); 4,90 (1H, d:CH).
- MS: 195 (CF&sub3;CClBr+), 85 (M+-CF&sub3;CClBr),
- IR: 3400 cm&supmin;¹.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von 5-Bromo-5-chloro-4- (1,1-dimethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en
- 5-Bromo-5-chloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en (10,0 g), Trimethylorthoacetat (48,0 g) und Isobuttersäure (0,29 g) wurden in einen Rundkolben gegeben, der ausgerüstet war mit: Stickstoffeinlaßrohr/Waschflasche, Thermometer und Wasserabscheider, der mit 5 Å Molekularsieb bepackt war. Die Mischung wurde unter Rühren auf Rückfluß erwärmt und destilliert, bis die Temperatur der Reaktionsmasse auf 111ºC angestiegen war (ca. 1 h). Als die Reaktion vollständig war, wurde das restliche Trimethylorthoacetat durch Destillation unter Vakuum (ca. 50ºC bei 50 mmHg) entfernt, so daß das Produkt, 5-Bromo-5-chloro-4-(1,1-dimethoxyethoxy)-2- methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en als oranges Öl (10,9 g, 85 % Ausbeute) gebildet wurde.
- ¹H-NMR: 1,45 (3H, s:MeCOMe); 1,75 (3H, s:CMe&sub2;); 1,85 (3H, s:CMe&sub2;); 3,28 (3H, s, OMe); 3,30 (3H, s, OMe); 4,98 und 5,02 (1H, d, CHOR - Diastereomere); 5,35 (1H, d:CH).
- MS: 89 (MeC(COMe)&sub2;+).
- 5-Bromo-5-chloro-4-hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en (10,0 g), Trimethylorthoacetat (16,0 g) und Montmorillonit KSF (0,5 g) wurden in einem Rundkolben gegeben, welcher ausgestattet war mit: Stickstoffeinlaß/Waschflasche, Thermometer und Destillieraufsatz. Die Mischung wurde unter Rühren erwärmt und die Methanol-Trimethylorthoacetat-Destillate gewonnen, bis die Reaktortemperatur auf 111ºC angestiegen war (ca. 1 h) Dann wurde die Reaktion auf 135ºC erhitzt und eine weitere Stunde gehalten. Die Methylenchlorid/Trimethylorthoacetat-Destil late wurden zurückgegeben und das Destillationsverfahren zweimal wiederholt. Als die Reaktion vollständig war, wurde der Montmorillonit durch Filtration entfernt. Das restliche Trimethylorthoacetat wurde dann durch Destillation unter Vakuum (ca. 50ºC bei 100 mmhg) entfernt, so daß das Produkt Methyl-6-bromo-6- chloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat als braunes öl entstand (7,8 g, 59 % Ausbeute).
- ¹H-NMR: 1,20 (6H, s, CMe&sub2;); 2,40 (2H, s, CH&sub2;CO&sub2;me); 3,65 (3H, s, OMe); 5,75 (1H, d, CH); 6,45 (1H, d, CH).
- MS: 305 (M&spplus;-OMe); 257 (M&spplus;-Br)
- IR: 1750 cm&supmin;¹.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Ethyl-6,6-dichloro-3,3- dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat.
- Eine Mischung aus Triethylorthoacetat (25 ml), 5,5-Dichloro-4- hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en (3,5 g) und Isobuttersäure (0,11 g) wurde auf Rückflußtemperatur erhitzt. Die flüchtigen refluxierenden Substanzen wurden in einem Wasserabscheider, der Molekularsieb (4A) enthielt, kondensiert und gesammelt, um das Nebenprodukt Ethanol zu gewinnen und von dem Orthoacetat abzutrennen, das in die Mischung zurückgeführt wurde. Nach 30 min wurden die flüchtigeren Komponenten durch Eindampfen unter reduziertem Druck entfernt und das restliche öl (das im wesentlichen aus 5,5-Dichlor-4-(1,1-diethoxyethoxy)-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en, 3,8 g bestand) gewonnen. Dieses wurde dann mit Isobuttersäure (10 ul) 16 h auf Rückflußtemperatur unter einem Kondensatabscheider, der Molekularsieb (4 Å) enthielt, erhitzt, um das Ethanol aus dem Kondensat zu entfernen. Das restliche Öl wurde durch Säulenchromatographie mit einer 15:1 (Volumenteile)-Mischung aus Hexan:Ethylacetat als Laufmittel und einer Kieselgelsäule (230-400 Mesh, 60 Ä) gereinigt, so daß Ethyl-6,6-dichloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat erhalten wurde, welches durch kernmagnetische Resonanz- und gaschromatographische Massenspektroskopie identifiziert wurde.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Methyl-6,6-dichloro- 3,3-dimethyl-7,7,7-trifluohept-4-enoat.
- Ein Verfahren ähnlich zu dem von Beispiel 6 wurde angewendet um das Produkt aus einer Mischung von Trimethylorthoacetat (70 ml), 5,5-Dichlor-4- hydroxy-2-methyl-6,6,6-trifluorhex-2-en (10 g) und Isobuttersäure (0,37 g) zu erhalten.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Ethyl-3-(2-chloro-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropancarboxylat.
- Eine gerührte Lösung aus Ethyl-6,6-dichlor-3,3-dimethyl-7,7,7- trichlorhept-4-enoat (0,1 g) in Dimethylformamid (10 ml) wurde unter einer Stickstoffatmosphäre auf -25ºC gekühlt und Natrium-t-butoxid (0,1 ml einer 42%igen Lösung in Dimethylformamid) zugetropft. Nach 30 min wurden weitere 5 Tropfen der Natrium-t-butoxid-Lösung zugegeben und die Mischung weitere 15 min gerührt, bevor die Reaktion mit gesättigter Ammoniumchlorid-Lösung (2 ml) über einen Zeitraum von 10 min gequencht wurde. Wasser (40 ml) wurde zugegeben und die Mischung mit Hexan (3 x 40 ml) extrahiert, die vereinigten Extrakte mit Kochsalzlösung (20 ml) gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die getrocknete Lösung wurde filtriert und durch Eindampfen unter reduziertem Druck konzentriert, so daß Ethyl-3-(2- chloro-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropancarboxylat als Isomerenmischung erhalten wurde.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung von Methyl-3-(2-chloro-3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropancarboxylat.
- Durch Anwendung eines Verfahrens ähnlich zu dem des vorhergehenden Beispiels wurde das gewünschte Produkt durch Behandlung einer Lösung von Methyl-6,6-dichloro-3,3-dimethyl-7,7,7-trifluorhept-4-enoat (0,217 g) in trockenem Dimethylformamid (10 ml) bei 0ºC unter einer Stickstoffatmosphäre mit t-Butoxid (0,2 ml einer 42%igen Lösung in Dimethylformamid) erhalten, Die Identität des Produkts wurde durch gaschromatographische Massenspektroskopie als hauptsächlich bestehend aus Methyl-is-3-(Z-2-chloro- 3,3,3-trifluorprop-1-en-1-yl)-2,2-dimethylcyclopropancarboxylat bestätigt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines halogenierten Alkohols der
Formel:
CF&sub3;-CXCl-CH(OH)-CH=C(CH&sub3;)&sub2;
worin X Brom oder Chlor ist, umfassend die Umsetzung einer Verbindung
der Formel:
CF&sub3;-CHXCl
mit 3-Methylbut-2-en-1-al in Gegenwart einer starken Base und eines
inerten Lösungsmittels
2. Verfahren zur Herstellung eines halogenierten Alkohols gemäß
Anspruch 1, wobei die starke Base ein Alkalimetallalkoxid ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das inerte Lösungsmittel ein
polares aprotisches Lösungsmittel ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, das bei einer Temperatur im Bereich
von -80ºC bis 0ºC ausgeführt wird.
5. Verfahren zur Herstellung von 5,5-Dichlor-4-hydroxy-2-methyl-
6,6,6-trifluorhex-2-en, umfassend die Umsetzung von 1,1-Dichlor-2,2,2-
trifluorethan mit 3-Methylbut-2-en-1-al in Gegenwart einer starken Base und
eines polaren aprotischen Lösungsmittels.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die starke Base ein
Alkalimetallalkoxid ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Alkalimetallalkoxid
Natrium- oder Kalium-t-butoxid ist.
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