EP1506150A1 - Verfahren zur herstellung von substituierten trifluorethylenen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von substituierten trifluorethylenenInfo
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- EP1506150A1 EP1506150A1 EP03740131A EP03740131A EP1506150A1 EP 1506150 A1 EP1506150 A1 EP 1506150A1 EP 03740131 A EP03740131 A EP 03740131A EP 03740131 A EP03740131 A EP 03740131A EP 1506150 A1 EP1506150 A1 EP 1506150A1
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- alkyl
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
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-
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
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- C07B35/00—Reactions without formation or introduction of functional groups containing hetero atoms, involving a change in the type of bonding between two carbon atoms already directly linked
- C07B35/06—Decomposition, e.g. elimination of halogens, water or hydrogen halides
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/347—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
- C07C51/377—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
Definitions
- the present invention relates to a ner process for the production of substituted trifluoroethylenes.
- Trifluorethylene have been known for some time. So are trifluoroethylenes such as l, l, 2-trifluoro-4-bromo-l-butene important intermediates for the production of agrochemicals, in particular insecticidal and nematicidal compounds (cf. US 3,513,172, WO 86/07590, EP 342 150 AI, EP 507 464 AI, WO 02/06260,
- Trifluorethylene can e.g. by dehalogenation of trifluorodihalo-ethane derivatives.
- Tarrant et al. J Org. Chem. 34 (2), 323 (1969)
- Ethanol. EP 334 796 AI describes the dehalogenation of the same starting material electrochemically in methanol. Both ner drives have in common that the implementation takes place in a short-chain alcohol.
- the previously known Nerfahren for preparing these intermediates have a number of ⁇ achtei- (len on For instance, the yields are relatively low. The present invention was therefore to make it a Nerfahren is available that the production of Trifluorethenen in good yields and. with simple purification.
- R is optionally substituted by carboxy, halogen, -C 6 alkoxy, -C 6 alkoxycarbonyl or -C 4 alkylcarbonyloxy substituted -C 6 alkyl, or for the grouping
- R 'un R "independently of one another are hydrogen or C 1 -C 6 -alkyl, or both together with the nitrogen atom to which they are attached are saturated cycloalkyl having 3 to 5 carbon atoms, in which case one ring member is replaced by oxygen or sulfur and which is optionally substituted one to four times by C 1 -C 4 alkyl, trifluoromethyl or C 1 -C 4 -alko y,
- Shark represents chlorine, bromine or iodine, preferably chlorine or bromine, in a polar medium containing water in contact with a dehalogenating agent.
- the formula (I) also includes the metal salts, in particular of the carboxylic acids according to the invention.
- R preferably represents in each case optionally by carboxy, fluorine, chlorine,
- R further preferably stands for the grouping
- R 'and R independently of one another represent hydrogen, methyl, ethyl, n- or i-propyl or n-, i-, s- or t-butyl, or both together with the nitrogen atom to which they are attached, for one of the following cycles wherein
- A represents methyl, ethyl or n-, i- or s-propyl
- n 0, 1, 2, 3 or 4.
- R particularly preferably represents in each case optionally by carboxy, fluorine, chlorine, bromine, methoxy, ethoxy, n- or i-propoxy, n-, i-, s- or t-butoxy, n- or i-pentoxy, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl , n- or i-Propoxycarbonyl, n-, i-, s- or t-butoxycarbonyl, methylcarbonyloxy, ethylcarbonyloxy, n- or i-propylcarbonyloxy or n-, i-, s- or t-butylcarbonyloxy substituted methyl or ethyl ,
- R further particularly preferably stands for the grouping
- R 'and R "independently of one another represent hydrogen, methyl or ethyl, or both together with the nitrogen atom to which they are attached represent one of the following cycles
- solubilizers e.g. the following compounds are used, the list being not exhaustive: ethers such as tetrahydrofuran, diethylene glycol monomethyl ether, dioxane or bis (2-methoxyethyl) ether (diglyme), amides such as formamide, DMF, diniemylacetamide or l- Methyl-2-pyrrolidinone (NMP), alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol or glycerin, acids such as acetic acid, propionic acid or methoxyacetic acid, ketones such as acetone or methyl ethyl ketone, esters such as ethyl acetate or methyl acetate, carbonates such as diethyl carbonate, Ethylene carbonate or propylene carbon
- Particularly preferred solvents used in the process according to the invention are water or mixtures of water with ethers, e.g. Diethylene glycol monomethyl ether or polyalcohols, e.g. Diethylene glycol.
- ethers e.g. Diethylene glycol monomethyl ether or polyalcohols, e.g. Diethylene glycol.
- the ratio (v / v) of the water-containing polar medium to the solubilizer is preferably 1:10 to 1: 100, particularly preferably 1:15 to 1:40.
- Suitable dehalogenating agents are, for example, metals such as iron, zinc, magnesium, aluminum, tin, copper or nickel. Iron and / or zinc are particularly suitable for use in the process according to the invention. It can too Mixtures of the metals or forms activated by metal additives are used according to the invention.
- the reaction can take place in a wide temperature range. It is preferably carried out at temperatures from 0 to 100 ° C., temperatures from 10 to 90 ° C. being preferred.
- the process according to the invention allows the desired product of the formula (I) to be isolated directly from the reaction solution by distillation.
- azeotropically entrained water can be easily separated in the distillate by phase separation.
- the compounds of formula (I) can then be easily dried, e.g. by adding some molecular sieve or other drying agents.
- the starting compounds of formula (II) can be prepared by processes known per se, e.g. analogous to US 3,562,341; Chin. J. Chem. 281, (1990); J Org. Chem. 29, 1198 (1964); J. Fluorine Chem. 66, 171 (1994); Tetrahedron Lett. 31, 1307 (1990). -
- Example 1 illustrate the process according to the invention using various starting compounds and various solvents and dehalogenating agents.
- the process according to the invention can also be carried out in an analogous manner with other starting compounds, solvents and dehalogenating agents mentioned above. The examples are therefore not to be interpreted as limiting.
- Example 1 illustrate the process according to the invention using various starting compounds and various solvents and dehalogenating agents.
- the process according to the invention can also be carried out in an analogous manner with other starting compounds, solvents and dehalogenating agents mentioned above. The examples are therefore not to be interpreted as limiting.
- Example 1 illustrate the process according to the invention using various starting compounds and various solvents and dehalogenating agents.
- the process according to the invention can also be carried out in an analogous manner with other starting compounds, solvents and dehalogenating agents mentioned above. The examples are therefore not to be interpreted as limiting.
- Example 1 illustrate the process according to the invention using various starting compounds and various solvents and dehalogenating agents.
- the process according to the invention can also be
- the yield of l, l, 2-trifluoro-4-bromo-l-butene is 312 g, content 90%, which means a yield of 90% of theory. Th.
- the yield of l, l, 2-trifluoro-4-bromo-l-butene is 148 g, the content according to GC analysis 92.7%.
- Example 3 Analogously to Example 3, 12.3 g of zinc dust are placed in 41 ml of water at 0 ° C.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von substituierten Trifluorethylenen, worin man eine Verbindung der Formel (II) in welcher R für gegebenenfalls durc Carboxy, Halogen, C1-C6-Alkoxy, C1-C6-Alkoxycarbonyl oder C1-C4-Alkylcarbonyloxy substituiertes C1-C6-Alkyl, oder für die Gruppierung (III) steht, in welcher R' und R'' unabhängig voneinander für Wasserstoff oder C1-C6-Alkyl stehen, oder beide gemeinsam mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für gesättigtes Cycloalkyl mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen stehen, worin gegebenenfalls ein Ringglied durch Sauerstoff oder Schwefel ersetzt ist und welches gegebenenfalls ein- bis vierfach durch C1-C4-Alkyl, Trifluormethyl oder C1-C4-Alkoxy substituiert ist, und Hal für Chlor, Brom oder Iod, bevorzugt für Chlor oder Brom steht, in einem polaren Medium, das Wasser enthält, mit einem Dehalogenierungsmittel in Kontakt bringt.
Description
Nerfahren zur Herstellung von substituierten Trifluorethylenen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nerfahren zur Herstellung von substituierten Trifluorethylenen.
Trifluorethylene sind seit geraumer Zeit bekannt. So sind Trifluorethylene wie z.B. l,l,2-Trifluor-4-brom-l-buten wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Agrochemikalien, insbesondere insektizid und nematizid wirkenden Nerbindungen (vgl. US 3,513,172, WO 86/07590, EP 342 150 AI, EP 507 464 AI, WO 02/06260,
WO/0206256, WO 02/06257 und WO 02/06259).
Trifluorethylene lassen sich z.B. durch Dehalogenierung von Trifluordihalo-ethan- derivaten herstellen. So beschreiben Tarrant et al. (J Org. Chem. 34 (2), 323 (1969)) die Dehalogenierung von l,4-Dibrom-2-chlor-l,l,2-trifluorbutan mittels Zink in
. Ethanol. In EP 334 796 AI wird die Dehalogenierung des gleichen Ausgangsmaterials elektrochemisch in Methanol beschrieben. Beiden Nerfahren ist gemeinsam, dass die Umsetzung in einem kurzkettigen Alkohol erfolgt. Die bislang bekannten Nerfahren zur Herstellung dieser Zwischenprodukte weisen jedoch eine Reihe von Νachtei- ( len auf. So sind z.B. die Ausbeuten relativ niedrig. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb ein Nerfahren zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung von Trifluorethenen in guten Ausbeuten und mit einfacher Aufreinigung ermöglicht.
Es wurde nun ein verbessertes Nerfahren zur Herstellung von substituierten Trifluor- ethylenen der Formel (I) gefunden,
in welcher
R für gegebenenfalls durch Carboxy, Halogen, Cι-C6-Alkoxy, Cι-C6-Alkoxy- carbonyl oder Cι-C4-Alkylcarbonyloxy substituiertes Cι-C6-Alkyl, oder für die Gruppierung
steht, in welcher
R' un R" unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Cι-C6-Alkyl stehen, oder beide gemeinsam mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für gesättigtes Cycloalkyl mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen stehen, worin gegebenenfalls ein Ringglied durch Sauerstoff oder Schwefel ersetzt ist und welches gegebenenfalls ein- bis vierfach durch Ci-C^Alkyl, Trifluormethyl oder Cι-C4-Alko y substituiert ist,
welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Nerbindung der Formel (II)
in welcher
R die vorstehend angegebene Bedeutung hat, und
Hai für Chlor, Brom oder Iod, bevorzugt fär Chlor oder Brom steht,
in einem polaren Medium, das Wasser enthält, mit einem Dehalogenierungsmittel in Kontakt bringt.
Non Formel (I) sind auch die Metallsalze insbesondere der erfindungsgemäßen Car- bonsäuren umfasst.
Besonders bevorzugte Definitionen der Nerbindungen der Formel (I), die mit dem erfindungsgemäßen Nerfahren hergestellt werden, sind nachfolgend aufgeführt.
R steht bevorzugt für jeweils gegebenenfalls durch Carboxy, Fluor, Chlor,
Brom, Methoxy, Ethoxy, n- oder i-Propoxy, n-, i-, s- oder t-Butoxy, n- oder i- Pentoxy, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, n- oder i-Propoxycarbonyl, n-, i-, s- oder t-Butoxycarbonyl, Methylcarbonyloxy, Ethylcarbonyloxy, n- oder i-Propylcarbonyloxy oder n-, i-, s- oder t-Butylcarbonyloxy substituiertes Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl oder n-, i-, s- oder t-Butyl.
R steht weiter bevorzugt für die Gruppierung
in welcher
R' und R" unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl oder n-, i-, s- oder t-Butyl stehen, oder beide gemeinsam mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für einen der folgenden Cyclen stehen
worin
A für Methyl, -Ethyl oder n-, i- oder s-Propyl steht, und
n für 0, 1, 2, 3 oder 4 steht.
R steht besonders bevorzugt für jeweils gegebenenfalls durch Carboxy, Fluor, Chlor, Brom, Methoxy, Ethoxy, n- oder i-Propoxy, n-, i-, s- oder t-Butoxy, n- oder i-Pentoxy, Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl, n- oder i-Propoxycarbo- nyl, n-, i-, s- oder t-Butoxycarbonyl, Methylcarbonyloxy, Ethylcarbonyloxy, n- oder i-Propylcarbonyloxy oder n-, i-, s- oder t-Butylcarbonyloxy substituiertes Methyl oder Ethyl.
R steht weiter besonders bevorzugt für die Gruppierung
in welcher
R' und R" unabhängig voneinander für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl stehen, oder beide gemeinsam mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für einen der folgenden Cyclen stehen
Als polares Medium (Lösungsmittel) kommen neben Wasser auch Mischungen von Wasser mit einem Lösungsvermittler in Frage. Als Lösungsvermittler (Ko-Lösungs- mittel) können z.B. die folgenden Verbindungen verwendet werden, wobei die Aufzählung nicht abschließend ist: Ether wie Tetrahydrofuran, Diethylenglykol-mono- methylether, Dioxan oder Bis-(2-methoxyethyl)-ether (Diglyme), Amide wie For- mamid, DMF, Diniemylacetamid oder l-Methyl-2-pyrrolidinon (NMP), Alkohole wie Methanol, Ethanol, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol oder Gly- cerin, Säuren wie Essigsäure Propionsäure oder Methoxyessigsäure, Ketone wie Aceton oder Methylethylketon, Ester wie Essigsäureethylester oder Essigsäure- methoxyethylester, Carbonate wie Diethylcarbonat, Ethylencarbonat oder Propylen- carbonat, Harnstoffe wie N,N-Dimethylethylehharnstoff oder N,N-Di-methylpropy- len-harnstoff, Sulfone wie Tetramethylensulfon, Sulfonsäureamide wie N,N-Di- methy nethansulfonsäureamid oder N,N-Dimethylethansulfonsäureamid.
Besonders bevorzugte Lösungsmittel, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, sind Wasser oder Mischungen von Wasser mit Ethern, z.B. Diethylen- glykolmonomethylether oder Polyalkoholen, z.B. Diethylenglykol.
Das Verhältnis (v/v) des Wasser enthaltenden polaren Mediums zum Lösungsver- mittler beträgt dabei vorzugsweise 1:10 bis 1:100, besonders bevorzugt 1:15 bis 1:40.
Als Dehalogenierungsmittel kommen z.B. Metalle wie Eisen, Zink, Magnesium, - uminium, Zinn, Kupfer oder Nickel in Frage. Besonders geeignet zur Verwendung im erfmdungsgemäßen Verfahren sind Eisen und/oder Zink. Es können auch
Mischungen der Metalle oder durch Metallzusätze aktivierte Formen erfindungsge- mäß eingesetzt werden.
Die Umsetzung kann in einem breiten Temperaturbereich erfolgen. Bevorzugt erfolgt sie bei Temperaturen von 0 bis 100°C, wobei Temperaturen von 10 bis 90°C bevorzugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in allen Fällen, in denen das Produkt leicht flüchtig ist, durch Destillation das gewünschte Produkt der Formel (I) direkt aus der Reaktionslösung zu isolieren. Beispielsweise azeotrop mitgerissenes Wasser lässt sich im Destillat einfach durch Phasentrennung abtrennen. Die Verbindungen der Formel (I) können anschließend leicht getrocknet werden, so z.B. durch Zugabe von etwas Molekularsieb oder anderen Trocknungsmitteln.
Die Ausgangsverbindungen der Formel (II) lassen sich nach an sich bekannten Verfahren herstellen, z.B. analog US 3,562,341; Chin. J. Chem. 281, (1990); J Org. Chem. 29, 1198 (1964); J. Fluorine Chem. 66, 171 (1994); Tetrahedron Lett. 31, 1307 (1990). -
Die folgenden Beispiele illustrieren das erfindungsgemäße Verfahren anhand verschiedener Ausgangsverbindungen sowie verschiedener Lösungs- und Dehaloge- nierungsmittel. In analoger Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit anderen, vorstehend genannten Ausgangsverbindungen, Lösungs- und Dehalogenie- rungsmitteln erfolgen. Die Beispiele sind deshalb nicht limitierend auszulegen.
Beispiel 1:
In einer Rührapparatur werden 131 g (2 mol) Zink-Staub in 1000 ml Diethylenglykol und 50 ml Wasser vorgelegt und durch Rühren suspendiert. Nach Erwärmen auf 50°C werden innerhalb von 2 Stunden 500 g (1,64 mol) l,4-Dibrom-2-chlor- 1,1,2- trifhiorbutan zudosiert. Es zeigt sich eine leicht exothermische Reaktion und die Dosiergeschwindigkeit wird so reguliert, dass die Innentemperatur ohne weitere Erwär- mung von außen bei 50 - 55°C gehalten wird. Nach Ende des Dosierens wird noch für weitere 30 Min. gerührt, dann Vakuum angelegt und das Produkt destilliert. Der Hauptteil geht bei einem Siedepunkt von 46 - 48 °C / 200 mbar über.
Die Ausbeute an l,l,2-Trifluor-4-brom-l-buten beträgt 312 g, Gehalt 90 %, was ei- ner Ausbeute von 90 % d. Th. entspricht.
Beispiel 2:
In einer Rührapparatur werden 104 g (1,59 mol) Zink, 1 g ZnCl2 und 500 ml Diethylenglykohnonomethylether zusammen mit 20 ml Wasser vorgelegt. Bei einer Innentemperatur von 45°C werden 250 g (0,82 mol) l,4-Dibrom-2-chlor-l,l,2-tri- fluorbutan zugetropft. Nach Anstieg der Reaktionstemperatur auf 50 °C wird die Dosiermenge so reguliert, dass die Reaktion bei 50 bis 52° C abläuft. Nach Ende der
Zugabe wird für 40 Min. nachgerührt, anschließend der Druck reduziert bis das Produkt über eine Brücke abdestilliert.
Die Ausbeute an l,l,2-Trifluor-4-brom-l-buten beträgt 148 g, der Gehalt nach GC- Analyse 92,7 %.
Beispiel 3:
In einer Rührapparatur werden 100 g Eisen (Pulver und feine Späne gemischt) in 700 ml Wasser vorgelegt, auf 90°C erhitzt und anschließend bei dieser Temperatur 255 g 4-Brom-3-chlor-3,4,4-trifluorbutancarbonsäure zudosiert. Die Temperatur wird bei etwa 90°C gehalten, nach Ende der Zugabe wird noch für 4 Stunden nachgerührt, abgeMhlt, durch Zugabe von konz. Schwefelsäure auf pH 1 gestellt und das Produkt zweimal mit je 300 ml Dichlormethan extrahiert. Nach Abdestillieren des Lösungsmittels verbleiben 101 g 3,4,4-Trifluor-3-buten-carbonsäure.
Beispiel 4:
Analog zu Beispiel 3 werden 12,3 g Zink-Staub in 41 ml Wasser bei 0°C vorgelegt,
48,5 g 4-Brom-3-chlor-3,4,4-tri--luorbutancarbonsäure zugetropft. Die Reaktion ist
leicht exotherm, die Temperatur steigt auf 10°C. nach Ende der Zugabe werden nochmals 4,3 g Zink-Staub nachgegeben. Es wird für 2 Stunden nachgeruhrt, dann mit 6 N Salzsäure auf pH 2 gestellt, mit Dichlormethan zweimal extrahiert, dann die vereinigte organische. Phase mit 6 N Salzsäure gewaschen und anschließend über Magnesiumsulfat getrocknet. Nach Abdestillieren des DichlormeÜians verbleiben 19,8 g Rohprodukt, die laut GC-Analyse 17,1 g Produkt enthalten (Ausbeute 63,9 % der Theorie).
Claims
1. Verfahren zum Herstellen von Verbindungen der Formel (I)
in welcher
R für gegebenenfalls durch Carboxy, Halogen, Cι-C6-Alkoxy, Cι-C6-Al- koxycarbonyl oder Cι-C -Alkylcarbonyloxy substituiertes Cι-C6-Al- kyl, oder für die Gruppierung
steht, in welcher
R' und R" unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Cι-C6-Alkyl stehen, oder beide gemeinsam mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, für gesättigtes Cycloalkyl mit 3 bis 5 Kohlen- Stoffatomen stehen, worin gegebenenfalls ein Ringglied durch
Sauerstoff oder Schwefel ersetzt ist und welches gegebenenfalls ein- bis vierfach durch Ci-C^AJkyl, Trifluormethyl oder Ci-C-j-Alkoxy substituiert ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine Verbindung der Formel
(π)
in welcher
R die vorstehend angegebene Bedeutung hat, und
Hai für Chlor, Brom oder Iod steht,
in einem polaren Medium, das Wasser enthält, mit einem Dehalogenierungs- mittel in Kontakt bringt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als polares Medium Wasser verwendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser enthaltende, polare Medium einen Lösvmgsvermittler enthält.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (v/v) des Wasser enthaltenden polaren Mediums zum Lösungsvermittler 1:10 bis 1:100 beträgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dehalogenierungsmittel Zink verwendet wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Dehalogenierungsmittel Eisen verwendet wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man anschließend die Verbindungen der Formel (I) durch Destillation aus der Reaktionsmischung isoliert und gegebenenfalls nach Phasentrennung trocknet.
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2003
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