DE2503114C3 - Process for the preparation of N- (α-alkoxyethyl) carboxamides - Google Patents
Process for the preparation of N- (α-alkoxyethyl) carboxamidesInfo
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Description
bedeuten,mean,
mit Alkoholen der allgemeinen Formel (II)with alcohols of the general formula (II)
R4(OH)„R 4 (OH) "
CH, — CH3 CH, - CH 3
worin R5 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere Wasserstoff oder die Methylgruppe, bedeu'.et, durch Elektrolyse mit Alkoholen der allgemeinen Formel (V)where R 5 is hydrogen or an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, in particular hydrogen or the methyl group, by electrolysis with alcohols of the general formula (V)
R6OHR 6 OH
(V)(V)
worin R6 eine Alkylgruppe mit I bis 6 C-Atomen, insbesondere die Melhylgruppe, bedeutet, in Gegenwart von Tetraalkyl-(Alkyi = Ci bis Cb-)Ammoniumtetrafluoroborat(en) und/oder -hexafluorophosphat(en) als Leitsalz(en) in einer Konzentration von etwa 0,01 bis etwa 2,0 Mol/l bei Temperaturen von — 10 bis + 1000C zu N-a-Alkoxyiithylveibindungen der allgemeinen Formel (Vl)where R 6 is an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms, in particular the methyl group, in the presence of tetraalkyl (Alkyi = Ci to C b -) ammonium tetrafluoroborate (s) and / or hexafluorophosphate (s) as conductive salt (s) in a concentration of about 0.01 to about 2.0 mol / l at temperatures from -10 to + 100 0 C to Na-Alkoxyiithylveibindungen of the general formula (VI)
R5—C —NR 5 -C N
CH-CH3 CH-CH 3
OR6 OR 6
(Vi)(Vi)
worin R5 und R6 die vorgenannten Bedeutungen besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Elektrolyse eine Slrommenge von mindestens 2,5 Faraday/Mol N-Äihylcarbonsäureamid (IV) verwendet.in which R 5 and R 6 have the aforementioned meanings, characterized in that an amount of at least 2.5 Faradays / mol of N-ethylcarboxamide (IV) is used in the electrolysis.
Es ist bekannt, am Stickstoff alkylierte Carbonsäureamide mit Hilfe von Alkoholen auf elektrochemischem Weg zu den entsprechenden Ν-Λ-Alkoxyalkylcarbonsäureamiden umzusetzen (DE-OS 21 !3 338). Dabei werden am Stickstoff alkylierte Carbonsäureamide der allgemeinen Formel (I)It is known carboxamides alkylated on the nitrogen with the help of alcohols electrochemically to the corresponding Ν-Λ-alkoxyalkylcarboxamides implement (DE-OS 21! 3 338). In this case, carboxamides alkylated on the nitrogen are the general formula (I)
R1—C —NR 1 -C N
R2 R 2
CH2 CH 2
(I)(I)
worin
R1 wherein
R 1
R4 eine Alkyl- oder Alkylengruppe mit 1 bis 6 C-Atomen oder eine Cycloalkyl- oder Cycloalkylengruppe mit 4
bis 7 C-Atomen und
ii π 1 oder2R 4 is an alkyl or alkylene group with 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl or cycloalkylene group with 4 to 7 carbon atoms and
ii π 1 or 2
bedeuten,mean,
in Gegenwart eines Leitsalzes bei Temperaturen zwischen +10 und lüOCelektrolysiert.electrolyzed in the presence of a conductive salt at temperatures between +10 and lüOC.
2(i Als Leitsalze werden vor allem solche verwendet, deren Kation das Ammonium-, ein Alkali-, Erdalkalioder Tetraalkylammoniumion mil Cr bis C-Alkylgruppen, das Nitryl- oder Nitrosylion und deren Anion das Nitrat- ocier Chloridion oder Sauerstoff in komplexge-2 (i The main electrolyte salts used are those whose cation is the ammonium, an alkali, alkaline earth or tetraalkylammonium ion with Cr to C alkyl groups, the nitryl or nitrosyl ion and their anion the nitrate or chloride ion or oxygen in complex-
2-, bunderer Form mit P, Cl, Br oder ] als Zentralatom oder F in komplexgebundener Form mit P, B, Ti, Sb, As, Sn oder Si als Zentralatom enthalten. So werden als Leitsalze vor allem Ammonium- oder Alkalinitrat, Ammonium- oder Alkalihexafluorophosphai, -hexafluo-2-, more federal form with P, Cl, Br or] as the central atom or F in complex-bound form with P, B, Ti, Sb, As, Sn or Si as the central atom. So are called Conductive salts, especially ammonium or alkali nitrate, ammonium or alkali hexafluorophosphai, -hexafluo-
iii rotitanat, -hexafluorosilikat, -hexafluoroanlimonat, -hexafluoroarsenat, -tetrafluoroborat, -trifluorostannat oder -perchlorat, Tetraalkylammoniumtetrafluoroborat oder Tetraalkylammoniumchlorid mit Cr bis Cb-Alkylgruppen genannt.iii rotitanate, -hexafluorosilicate, -hexafluoroanlimonate, -hexafluoroarsenate, tetrafluoroborate, trifluorostannate or perchlorate, tetraalkylammonium tetrafluoroborate or tetraalkylammonium chloride with Cr to Cb-alkyl groups called.
j-> In der erwähnten DE-OS heißt es, daß es sich als vorteilhaft erwiesen hat, die Elektrolyse nicht bis zum vollständigen Umsatz der Reaktionspartner durchzuführen, weil durch die Produktbildung die Zellspannung ansteigt, wobei die Stoff- und Energieausbeute sinken.j-> In the mentioned DE-OS it is said that it is as has proven advantageous not to carry out the electrolysis until the reactants have been completely converted, because the cell voltage increases due to the product formation, whereby the material and energy yield decrease.
■in Deshalb wurden beim Verfahren dieser DE-OS nur Strommengen nicht über 2,4 Faraday/Mol Carbonsäurearnid angewandt.■ in Therefore, in the procedure of this DE-OS only Amounts of electricity not used above 2.4 Faraday / mol carboxylic acid amide.
In Weiierverfolgung des dem Gegenstand der DE-OS zugrunde liegenden Erfindungsgedankens wurde nunIn the tracking of the subject of the DE-OS underlying inventive concept has now been
4> gefunden, daß bei einer ganz speziellen Art von Ausgangsverbindungen sowie bei Verwendung von ganz spezifischen Leitsalzen aus der Gruppe der in der DE-OS genannten Verbindungen höhere Strommengen durch den Reaktionsansat/: geleitet werden können,4> found that with a very special type of Starting compounds and when using very specific supporting electrolyte salts from the group of in the DE-OS named compounds higher amounts of electricity through the reaction mixture /: can be passed,
•ν· ohne daß die Stoffausbeute sinkt; ja es läßt sich hier sogar eine außerordentliche Erhöhung der Stoffausbeute erzielen. Die Erhöhung der Stoffausbeute bringt den weiteren Vorzug mit sich, daß der Reaktionsansatz dann viel leichter aufzuarbeiten ist, weii dann nur mehr wenig• ν · without decreasing the material yield; yes it can be done here even achieve an extraordinary increase in the material yield. The increase in the material yield brings the Another advantage with it that the reaction mixture is then much easier to work up, then knows only little
·>■■ oder überhaupt kein Ausgangsprodukt mehr vorhanden ist. ·> ■■ or there is no starting product at all.
Erfindungsgegenstand ist nun ein Verfahren zur elektrochemischen Alkoxylierung von sekundären N-Äthylcarbonsäureamiden der allgemeinen Formel (IV)The subject of the invention is a process for the electrochemical alkoxylation of secondary N-ethylcarboxamides of the general formula (IV)
Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 C-Atomen oder eine Arylgruppe mit 6 bis 10Hydrogen, an alkyl group with 1 to 6 carbon atoms or an aryl group with 6 to 10
C-Atomen,
R2 Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 2 bis 6Carbon atoms,
R 2 is hydrogen, an alkyl group with 2 to 6
C-Atomen oder
R1 und R2 gemeinsam durch eine Alkylengruppe mit 2
bis 6 C-Atomen oder eine alkylsubsti'uierteC atoms or
R 1 and R 2 together by an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms or an alkyl substituted
R5— C — NR 5 - C - N
(IV)(IV)
O 'CII1-CH3 O 'CII 1 -CH 3
wobei R5 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6where R 5 is hydrogen or an alkyl group with 1 to 6
C-Atomen, insbesondere H oder die Methylgruppe. bedeutet, durch Elektrolyse mit Alkoholen der allgemeinen Formel (V)C atoms, especially H or the methyl group. means by electrolysis with alcohols of general Formula (V)
R6OHR 6 OH
(V)(V)
wobei Rb eine Alkylgruppe mit 1 bis ό C-Atomen — insbesondere die Methylgruppe — bedeutet, in Gegenwart von Tetraalkyi-(Alkyl = Ci bis Cö-JAmmoniumtetrafluoroborat(en) und/oder -hexafluorophusphat(v.-n) als Leitsalz(.'n) in einer Konzentration von etwa 0,01 bis etwa 2 Mol/I bei Temperaturen von — 10 bis + 100' C zu N-a-AIkoxyäthylcarbonsäureamiden der allgemeinen Formel (VI)where R b is an alkyl group with 1 to ό carbon atoms - especially the methyl group - in the presence of tetraalkyl (alkyl = Ci to Cö-JAmmoniumtetrafluoroborat (s) and / or -hexafluorophusphat (v.-n) as a conductive salt (. 'n) in a concentration of about 0.01 to about 2 mol / l at temperatures from - 10 to + 100' C to Na-Alkoxyäthylcarbonsäureamiden of the general formula (VI)
R5—C —Nl'R 5 —C —Nl '
(Vl)(Vl)
CH-CIl,CH-CIl,
OR6 OR 6
worin R5 und Rb die vorgenannten Bedeutungen besitzen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Elektrolyse eine Strommenge von mindestens 2,5 Faraday/Mol N-Äthylcarbonsäureamid (IV) verwendet.in which R 5 and R b have the aforementioned meanings; the process is characterized in that an amount of current of at least 2.5 Faraday / mole of N-ethylcarboxamide (IV) is used in the electrolysis.
Als N-Älhylcarbonsäureamid-Ausgangsmaierialien
(IV) kommen beispielsweise in Frage:
N-Äthylformamid, N-Äthylacetamid, N-Äthylpropionamid,
N-Äthylbutyramid etc.; bevorzugt sind N-Äthylformamid
und N-Äthylacetamid.Examples of possible N-ethylcarboxamide starting materials (IV) are:
N-ethylformamide, N-ethyl acetamide, N-ethyl propionamide, N-ethyl butyramide, etc .; N-ethylformamide and N-ethyl acetamide are preferred.
Als Alkohole (V) sind geeignet:Suitable alcohols (V) are:
Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol. sek.-Butanol etc.; bevorzugt sind Methanol und Äthanol, insbesondere Methanol.Methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol. sec-butanol etc .; methanol and ethanol are preferred, especially methanol.
Die für das erfindungsgemäße Elektrolyseverfahren verwendeten Leitsalze sind Tetraalkylammoniumtetrafluoroborat und -hexafluorophosphat. Als Alkylgruppen in diesen Salzen kommen insbesondere solche mit 1 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise Methyl- und Äthylgruppen, in Frage. Besonders bevorzugt sind die Tetramethylammoniumsalze. Die folgenden Salze seien in beispielhafter Weise genannt:The conductive salts used for the electrolysis process according to the invention are tetraalkylammonium tetrafluoroborate and hexafluorophosphate. The alkyl groups in these salts are, in particular, those with 1 to 6 C atoms, preferably methyl and ethyl groups, are possible. The tetramethylammonium salts are particularly preferred. The following salts are mentioned by way of example:
Tetramethylammoniumtetrafluoroborat,
Tetraäthylammoniumtetrafluoroborat,
Tetraäthylariimoniumhexafluorophosphai,
Tetra-(n-butyl)-ammoniumhexafluorophosphat
etc.;Tetramethylammonium tetrafluoroborate,
Tetraethylammonium tetrafluoroborate,
Tetraäthylariimoniumhexafluorophosphai,
Tetra (n-butyl) ammonium hexafluorophosphate
Etc.;
die bevorzugten Leitsalze sind Tetramethyiammoniumtetrafluoroborat und Tetraäthylammoniumtetrafluoroborat, vor allem Tetramethylammoniumtetrafluoroborat. Die Leitsalze können sowohl einzeln als auch in Mischung eingesetzt werden.the preferred conductive salts are tetramethylammonium tetrafluoroborate and tetraethylammonium tetrafluoroborate, especially tetramethylammonium tetrafluoroborate. The conductive salts can be used either individually or as a mixture.
Die Konzentration der Elektrolyselösung an Leitsalz soll etwa 0,01 bis etwa 2,0 Mol/l, vorzugsweise etwa 0,02 bis etwa 1,0 Mol/l, betragen.The concentration of conductive salt in the electrolysis solution should be about 0.01 to about 2.0 mol / l, preferably about 0.02 to about 1.0 mol / l.
Es ist möglich, die erfindungsgemäße elektrochemische Alkoxylierung sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich durchzuführen.It is possible to carry out the electrochemical alkoxylation according to the invention both batchwise and to be carried out continuously.
Im diskontinuierlichen Verfahren kann die Elektrolyse beispielsweise in der in der Figur dargestellten Elektrolysezelle (1) ausgeführt werden. Sie ist mit einem dichtschließenden Deckel (2) versehen, durch den die Stromzuleitungen für die Elektroden (3) und (4) geführt werden, und in dem sich die öitnungen (5) für den Zulauf der Elektrolyselösung. (6) für die Ableitung des Gases und für ein Thermometer (9) befinden. Die Öffnung für die Ableitung des Gases kann mit einem Rückflußkühler versehen sein, in dem verdampfende Anteile der Elektrolysemischung rückkondens-ert werden können. Die Elektrolysezelle ist ummantelt und kann durch die Ein- (7) und Ausgangsstutzen (8) an einen Heiz- oder Kühlflüssigkeitskreislauf angeschlossen werden. Die Temperatur der Elektrolyselösung wird über ein Thermometer (9) oder einen Thermoiuhler überwacht. Die zwei Elektroden (3) (Anode) und (4) (Kathode) sind in einem Abstand von 0.5 bis 50 mm. vorzugsweise zwischen 1 und 15 mm, zueinander angeordnet. Als Elektrodenmaterial werden Netze oder Bleche aus Palladium oder Platin sou ie edelmetallbeschichtete Metallelektrode^ vorzugsweise Titanelektroden, mischoxidbeschiehtete Metallelektroden (als Anoden), vorzugsweise Titananoden, eingesetzt. Die netzförmige Ausführung der Elektroden ist besonüers vorteilhaft, weil während der Elektrolyse gebildetes Wasserstoffgas von diesen leichter abgeführt werden kann und durch den hierbei enutehenden Gasstrom noch zusätzlich die gleichmäßige Di>rchmischung de: Elektrolyselösung gefördert wird. Die vertikale Anordnung der Elektroden kann auch durch eine horizontale ersetzt werden Ebenso ist die Anordnung mehrerer Elektrodenpaare möglich, wie sie sich vor allem in der blockartigen Kombination von gewinkelten oder nicht gewinkelten Kapillarspaltelektroden mit und ohne Vibration der Elektroden bewährt hat. Während der Elektrolyse wird die Lösung durch einen Rührer, z. B. Magnetrührer (10). oder durch Umpumpen, vor allem bei den blockartigen Kombinationen kräftig durchmischt.In the discontinuous process, the electrolysis can, for example, be carried out in the manner shown in the figure Electrolysis cell (1) are run. It is provided with a tightly closing lid (2) through which the Power supply lines for the electrodes (3) and (4) are guided, and in which the openings (5) for the inlet the electrolysis solution. (6) for the discharge of the gas and for a thermometer (9). The opening for the discharge of the gas can be fitted with a reflux condenser be provided, in which evaporating parts of the electrolysis mixture can be re-condensed. The electrolytic cell is encased and can be connected to a heating or heating system through the inlet (7) and outlet nozzles (8) Be connected to the coolant circuit. The temperature of the electrolysis solution is about a Thermometer (9) or a thermal sensor monitored. The two electrodes (3) (anode) and (4) (cathode) are at a distance of 0.5 to 50 mm. preferably between 1 and 15 mm, arranged to one another. Meshes or sheets are used as electrode material Palladium or platinum sou ie metal electrode coated with precious metal ^ preferably titanium electrodes, mixed oxide coated metal electrodes (as anodes), preferably titanium anodes are used. The net-shaped design of the electrodes is particularly advantageous, because hydrogen gas formed during the electrolysis can be discharged from these more easily and through the resulting gas flow also the uniform dichroic mixing de: electrolysis solution is promoted. The vertical arrangement of the electrodes can also be replaced by a horizontal one It is also possible to arrange several pairs of electrodes, as is the case above all in the block-like one Combination of angled or non-angled capillary gap electrodes with and without vibration of the Electrodes has proven itself. During the electrolysis, the solution is passed through a stirrer, e.g. B. Magnetic stirrer (10). or by pumping, especially with the block-like combinations vigorously mixed.
Wird das Verfahren kontinuierlich betrieben, so ist in dem Deckel (2) des Elektrolysegefäßes (1) eine weitere Öffnung zum kontinuierlichen Umpumpen der Elektrolyselösung vorgesehen. Aus der im Kreislauf umgepumpten Elektrolyselösung wird jeweils ein Teil zur Produktaufbereitung abgetrennt. Nach einer Gehaltsprüfung der Elektrolyselösung auf das Verhältnis von gewünschtem Reaktionsprodukt zu Ausgangsmaterial z. B. mit Hilfe einer kernresonanzspektroskopischen Bestimmungsmethode wird die Lösung in bekannter Weise aufgearbeitet. Die bei der Destillation zurückgewonnenen Ausgangsmaterialien werden, nachdem sie auf das verwendete Molverhältnis eingestellt wurden, zusammen mit der erforderlichen Menge des Leitsalzes der kontinuierlich umgepumpten Elektrolyselösung wieder zudosiert.If the process is operated continuously, there is another in the cover (2) of the electrolysis vessel (1) Opening provided for continuous pumping of the electrolysis solution. From the circulated Part of the electrolysis solution is separated off for product processing. After checking the content of the electrolysis solution for the ratio of desired reaction product to starting material z. B. with the help of a nuclear magnetic resonance spectroscopy Determination method, the solution is worked up in a known manner. Those recovered in the distillation Starting materials, after they have been adjusted to the molar ratio used, are together with the required amount of the conductive salt of the continuously pumped electrolysis solution metered in again.
Die Elektrolyse wird normalerweise bei Normaldruck durchgeführt. Sie kann aber auch unter vermindertem Druck betrieben werden.The electrolysis is normally carried out at normal pressure. But it can also be reduced Pressure operated.
Zur Vermeidung der Bildung von explosiblen Gasgemischen aus Wasserstoff und Luft ist das Arbeiten unter Zusatz eines Inertgases, wie z. B. Stickstoff, vorteilhaft.Work is to avoid the formation of explosive gas mixtures of hydrogen and air with the addition of an inert gas, such as. B. nitrogen, advantageous.
Die Elektrolyselösung besteht erfindungsgemäß aus einer alkoholischen Lösung eines N-Monoäthylcarbonsäureamids im molaren Verhältnis von N-Monoäthylcarbonsäureamid zu Alkohol von etwa 1 zu 1 bis 1 zu 100, vorzugsweise von etwa 1 zu 2 bis 1 zu 60, insbesondere von etwa 1 zu 5 bis 1 zu 50, in der ein Leitsalz gelöst ist.According to the invention, the electrolysis solution consists of an alcoholic solution of an N-monoethylcarboxamide in the molar ratio of N-Monoäthylcarbonsäureamid to alcohol of about 1 to 1 to 1 to 100, preferably from about 1 in 2 to 1 in 60, in particular from about 1 in 5 to 1 in 50, in the one Conductive salt is dissolved.
Die Zugabe des Leitsalzes erfolgt nach dem Herstellen der alkoholischen Lösung. Die Reihenfolge kann jedoch auch geändert werden.The conductive salt is added after the alcoholic solution has been produced. The chronological order however, it can also be changed.
Wasser muß von der Elektrolyse nicht vollständig ausgeschlossen werden, da geringe FeuchtigkeitsanteileWater does not have to be completely excluded from the electrolysis because of its low moisture content
den erfindungsgemäßen Reaktionsabiaul nicht beeinträchtigen. do not affect the reaction flow according to the invention.
Das Verfahren kann hinsichtlich der Energie- oder Stoffausbeute dadurch optimiert werden, daß der Umsatz des N-Monoäthylcarbonsäureamids sehr hoch. z. B. über 99%. getrieben wird, wa: sich außerdem sehr vorteilhaft auf !ic Aufarbeitung der Elektrolyselösimg auswirkt. Es wird daher im allgemeinen so lange elektrolysiert, bis praktisch alles Ausgangsprodukt umgesetzt ist. so daß sich dessen spätere Abtrennung vom Reaktionsprodukt erübrigt.The process can be in terms of energy or The material yield can be optimized by the fact that the conversion of the N-monoethylcarboxamide is very high. z. B. over 99%. is driven, which is also very beneficial to! ic work-up of the electrolysis solution affects. Electrolysis is therefore generally carried out until practically all of the starting material is obtained is implemented. so that its later separation from the reaction product is unnecessary.
Nach Durchlciten der gewünschten Strammcngc wird der Elektrolysestrom abgeschaltet, der Elektrolyseaustrag wird vom l.eitsal/ befreit und in bekannter Weise vorzugsweise destillativ aufgearbeitet. Das Reaktionsprodukt der Elektrolyse wird mit einer kernresonanzspektroskopischen Bestimmungsmethode auf Reinheit untersucht.After checking the desired tightness the electrolysis current is switched off, the electrolysis discharge is freed from the l.eitsal / and in known Way, preferably worked up by distillation. The reaction product of the electrolysis is with a Nuclear magnetic resonance spectroscopic determination method examined for purity.
Als Arbeitstemperatur für die Elektrolyse wird eine Temperatur gewählt, die unterhalb der Siedetemperatur des Alkohols und oberhalb des Schmelzpunktes der Elektrolyselösung liegt. Im allgemeinen werden Temperaturen von - 10 bis + 100rC, vorzugsweise 0 bis 60 C angewendet.The working temperature chosen for the electrolysis is a temperature below the boiling point of the alcohol and above the melting point of the electrolysis solution. In general, temperatures from -10 to + 100 ° C., preferably from 0 to 60 ° C., are used.
Die Stromdichte wird zwischen 2 und 100 A/dm-'. vorzugsweise /wischen 4 und 80 A/dm2, eingestellt. Es sind auch niedrigere Stromdichten möglich, sie verlangsamen jedoch die Produktbüdung.The current density will be between 2 and 100 A / dm- '. preferably between 4 and 80 A / dm 2 . Lower current densities are also possible, but they slow down product formation.
Die nach dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Verfahren hergestellten N-vAlkoxyäthylcarbonsäureamide sind wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung von N-Vinylcarbonsäureamiden. die sich zu wasserlöslichen Polymeren mit vielfältig anwend'jngstechnischen Eigenschaften umsetzen lassen (vgl. L1Ilmanns Encyclopädie der Techn. Chemie. 3. Aufl.. Bd. 14. Seiten 261-264).The N-valkoxyethylcarboxamides produced by the electrochemical process according to the invention are valuable intermediates for the production of N-vinylcarboxamides. which can be converted to water-soluble polymers with a wide range of application properties (cf. L 1 Ilmanns Encyclopadie der Techn. Chemie. 3rd edition. Vol. 14, pages 261-264).
Das Verfahren der Erfindung wird Jurch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.The process of the invention is illustrated in more detail by the following examples.
Auf die Erfindungsbeispiele folgen dann noch 2 Vergleichsbeispiele A und B. welche zeigen, daß der durch die Erfindung erzielte besondere Effekt — d. ι. also in erster Linie die verbesserte Ausbeute — tatsächlich kritisch an die Anwendung einer erhöhten Strommenge auf die Elektrolyse ganz spezieller der in der DE-OS 21 13 338 genannten Ausgangsverbindungen in Gegenwart auch nur ganz spezieller der ebenfalls in der erwähnten DE-OS vorkommenden Leitsalze gebunden und daher überraschend ist.The inventive examples are then followed by 2 comparative examples A and B. which show that the special effect achieved by the invention - d. ι. so primarily the improved yield - actually critical of the application of an increased amount of electricity to the electrolysis, especially the in the starting compounds mentioned in DE-OS 21 13 338 in the presence of only very specific ones as well in the mentioned DE-OS occurring electrolyte salts bound and is therefore surprising.
In Vergleichsbeispiel A wurde N-Methylacetamid — eine Ausgangsverbindung für das Verfahren der DE-OS 21 13 338. nicht aber auch für das Verfahren der vorliegenden Anmeldung — in Methanol in Gegenwart eines für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Leitsalzes (Tetramethylammoniumtetrafluoroborat) elektrolysiert. Nach Durchgang einer Sirommenge von 2,4 Faraday/Mol N-Methylacetamid wird eine gute Ausbeute an N-Methoxymethyl-acetamid erreicht (Materialausbeute 74,3% d. Th.); beim Durchgang einer höheren Strommenge (4,0 Faraday/Mol N-Methyijcetamid) liegt die Ausbeute erheblich niedriger(52.0%).In Comparative Example A, N-methylacetamide - a starting compound for the process of DE-OS 21 13 338th but not also for the process of present application - in methanol in the presence of a used for the inventive method Electrolyte salt (tetramethylammonium tetrafluoroborate) electrolyzed. After passing a sirome amount of 2.4 Faraday / mole of N-methylacetamide, a good yield of N-methoxymethyl-acetamide is achieved (Material yield 74.3% of theory); when passing a higher amount of electricity (4.0 Faraday / mol N-Methyijcetamid) the yield is considerably lower (52.0%).
In Vergleichsbeispiel B wurde N-Äthylformamid — eine Ausgangsverbindung sowohl für das Verfahren der DE-OS 21 13 338 als auch dasjenige der vorliegenden Erfindung — in Gegenwart des zwar für das Verfahren der DE-OS 21 13 338. nicht jedoch für das Verfahren der vorliegenden Anmeidung möglichen Leitsalzes Kaliumhexafluorphosphat in Methanol elektrolysiert. Bei Anwendung einer Strommenge von 4.0 Faraday/Mol N-Äthylformamid wurde eine Materialausbcute an N-a-Methoxyäthylformamid von nur 30,1% d. Th. erhalten. In dem damit vergleichbaren Beispiel 7 der DE-OS (gleiches Ausgangsrnaterial und Leitsalz) beträgt die Ausbeute nach Durchgang einer Strommenge von etwa 2 Faraday (= etwa 1 Stromäquivalcnt)/Mol N-Äthylformamid 52,1% d. Th.In Comparative Example B, N-ethylformamide - a starting compound for both the process of DE-OS 21 13 338 and that of the present Invention - in the presence of the process of DE-OS 21 13 338th but not for the process of present avoidance of possible conductive salt potassium hexafluorophosphate electrolyzed in methanol. at Applying an amount of electricity of 4.0 Faraday / mol N-ethylformamide became a material benefit N-a-methoxyethylformamide of only 30.1% d. Th. Received. In the comparable example 7 of DE-OS (same starting material and conductive salt) is the yield after passing through an amount of electricity of about 2 Faraday (= about 1 current equivalent) / mole of N-ethylformamide 52.1% of theory. Th.
Das in Vergleichsbeispiel B gegenüber dem genannten Beispiel 7 der DE-OS 2113 338 abweichende Mengenverhältnis von Ausgangsmaterial zu Methanol (in Vergleichsbeispiel B wurde relativ mehr Methanol verwendet) ist durch den Einsatz der höheren Stromnicnge bedingt; eine dem Beispiel 7 der DE-OS entsprechende Methanolmenge würde wegen der Hauptreaktion sowie der Nebenreaktionen des McthanoK bei der angewandten höheren Strommenge für eine einigermaßen ordnungsgemäße Elektrolyse nicht ausreichen. Eine entsprechend dem erwähnten Beispiel 7 angewandte höhere Leitsalzmenge würde zu einem noch niedrigeren Ausbeuteergebnis führen.The one in Comparative Example B compared to Example 7 of DE-OS 2113 338 mentioned Quantity ratio of starting material to methanol (in comparative example B was relatively more methanol used) is due to the use of higher currents; one to Example 7 of DE-OS corresponding amount of methanol would because of the main reaction as well as the side reactions of the methanol not sufficient for a reasonably proper electrolysis with the higher amount of electricity used. A higher amount of conductive salt applied in accordance with the aforementioned example 7 would result in one lead to an even lower yield result.
lii eine Elektrolysezelle entsprechend der Figur von etwa 380 ml Inhalt mit Deckel und Rückflußkühler wird eine Mischung auslii an electrolytic cell corresponding to the figure of about 380 ml content with lid and reflux condenser a mix of
91,4 g N-Äthylformamid und91.4 g of N-ethylformamide and
200.3 g Methanol200.3 g of methanol
eingefüllt, in der 2.45 g Tctrameihylammoniumietrafluoroborat als Leitsalz gelöst sind. Drei konzentrisch angeordnete Platinnetzzylinder mit 225 Maschen pro cm-und mit 15. 30 bzw. 50 mm Durchmesser bei 100 mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung. Die äußere und innere Elektroden sind parallel geschaltet und dienen als Anode, die Kathode liegt in der Mitte zwischen beiden. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 40 C gehalten. Das Umrühren erfolgt durch Magnctrührer mil 30 bis 35 Umdrehungen pro Minute. Nach Einschalten des Elcktrolyseglcichstromes beträgt die Anodenstromdichte 5 A/dm-. Nachdem eine Strommenge von 7.075 Faraday pro Mol N-Äthylformamid durchgegangen ist. wird der Strom abgeschaltet. Die errechnete mittlere Zeüspannung beträgt 18.7 Volt.filled, in the 2.45 g of Ttrameihylammoniumietrafluoroborat are dissolved as conductive salt. Three concentrically arranged platinum mesh cylinders with 225 meshes per cm and with a 15. 30 or 50 mm diameter at 100 mm Height immerse as electrodes in the solution. The outer and inner electrodes are connected in parallel and serve as anode, the cathode is in the middle between the two. The temperature during electrolysis is kept at 40 C. The stirring is carried out by a magnetic stirrer with 30 to 35 revolutions per minute Minute. After switching on the electrolysis direct current the anode current density is 5 A / dm-. After an amount of electricity of 7,075 Faradays per mole of N-ethylformamide has gone through. the power is switched off. The calculated mean voltage is 18.7 volts.
Nach Aufarbeiten der Elektrolyselösung in bekannter Weise erhält man 95,0 g N-(a-Methoxyäthyl)-formamid (Kp. 66—67"C/1.3 mbai·;»··'= 1.4370). Das entspricht einer Materialausbeute von 73.7% und einer Stromausbeute vor. 20.8%. Die Stromausbeute nimmt erwartungsgemäß mit der größeren Stronimengc einen geringeren Wert als die Materialausbeute ein.After working up the electrolysis solution in a known manner, 95.0 g of N- (α-methoxyethyl) formamide are obtained (Kp. 66-67 "C / 1.3 mbai ·;» ·· '= 1.4370). This corresponds to a material yield of 73.7% and a current efficiency. 20.8%. The current yield increases as expected with the larger Stronimengc a lower value than the material yield.
In den Beispielen 6 und 7 der DE-OS 21 13 338. nach denen ebenfalls N-Äthylformamid mit CHiOH elektrolysiert wird, jedoch mit nur etwa 2.4 (Beispiel 6) bzw. 2 (Beispiel 7) Faraday pro Mol Säureamid und unter Verwendung anderer Leitsalzc (NH4NOi bzw. KPF„) wurden nur Materialausbeuten von 40.7 (Beispiel 6) bzw. 52,1 % der Th. erhalten.In Examples 6 and 7 of DE-OS 21 13 338. according to which N-ethylformamide is also electrolyzed with CHiOH, but with only about 2.4 (Example 6) or 2 (Example 7) Faraday per mole of acid amide and using other Leitsalzc (NH 4 NOi or KPF ”) only material yields of 40.7 (Example 6) or 52.1% of theory were obtained.
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 werden elektrolysiert:The following are electrolyzed in the same way as in Example 1:
131.5 g (= 1,8 Mol) N-Äthylformamid und131.5 g (= 1.8 mol) of N-ethylformamide and
288.4 g (= 9.0 Mol) Methanol288.4 g (= 9.0 mol) of methanol
in Gegenwart von Z90 g (= 0.018 Mol) Tetramethylammoniumtetrafluoroborat als Leitsalz. Es wird hier allerdings schon nach Durchgang einer Strommenge von 4.073 Faraday pro Mol N-Äthylformamid der Strom abgeschaltet. Die errechnete mittlere Zeilspannung beträgt 192 Volt.in the presence of 90 g (= 0.018 mol) of tetramethylammonium tetrafluoroborate as conductive salt. Here, however, the current is switched off after an amount of current of 4,073 Faraday per mole of N-ethylformamide has passed. The calculated mean cell voltage is 1 92 volts.
Das Aufarbeiten der Elektrolyselösung liefert 160,2 g (= 1,554 Mol) N-(i\-Methoxyäthyl)-formamid: dies entspricht einer Materialaiisbeutc von 86,3% und einer Stromausbeute von 42,3%.Working up the electrolysis solution yields 160.2 g (= 1.554 mol) N- (i \ -Methoxyethyl) -formamide: this corresponds to a material yield of 86.3% and a current yield of 42.3%.
In einer Elektrolysezelle einsprechend der Figur von etwa 70 ml Inhalt mil Deckel mit Rückflußkühler wird eine Mischung ausIn an electrolytic cell according to the figure of A mixture of about 70 ml with a lid with a reflux condenser is made
10,54 g(= 0,121 Mol)N-Äthylacetamidund10.54 g (= 0.121 mol) of N-ethyl acetamide and
38.77 g(= 1.210 Mol) Methanol38.77 g (= 1.210 moles) of methanol
eingefüllt, in der 1.95 g (=0,121 Mol) Tetramethylammoniumtclrafluoroborat als Leitsalz gelöst sind. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 40°C gehalten. Das Umrühren erfolgt dm eli Magrieirührcr mit 30 bis 35 Umdrehungen pro Minute. Nach Einschaltendes ElcktrolysestiOines beträgt die Anodenstromdichic 5 A/dm-'. Nachdem eine Stroinmenge von 3 Faraday pro Mol N-Äihvlaeetamid durchgegangen ist. wird der Slroin abgeschaltet. Die errechnete initiiere Zellspannung beträgt 32.3 Volt. Nach Aufarbeiten der Elektrolyselösung in bekannter Weise erhalt man 12.3 g N-(vMethoxyäthyl)-acetamid(Kp. 71 -73' C/0.9 mbar). Das entspricht einer Malerialausbeute von 86.8"/o und einer Stromausbeutc von 57,8.filled, in which 1.95 g (= 0.121 mol) of tetramethylammonium tetrafluoroborate are dissolved as conductive salt. The temperature during the electrolysis is kept at 40 ° C. Stirring is carried out using the magic stirrer with 30 to 35 revolutions per minute. After switching on the elec- trolysis system, the anode current density is 5 A / dm- '. After going through an amount of stroin of 3 Faradays per mole of N-Äihvlaeetamide. the Slroin is switched off. The calculated initial cell voltage is 32.3 volts. After processing the Electrolysis solution in a known manner is obtained 12.3 g N- (v-methoxyethyl) acetamide (boiling point 71-73 ° C / 0.9 mbar). That corresponds to a painterial yield of 86.8 "/ o and a Stromausbeutc of 57.8.
In gleicher Weise wie nach Beispiel 3 werden nun in
einer Elektrolysezelle von ca. 380 ml Inhalt
63.2 g N-Älhylacetamid undIn the same way as in Example 3, an electrolysis cell with a capacity of approx. 380 ml
63.2 g N-Älhylacetamid and
232,6 g Methanol232.6 grams of methanol
in Gegenwart von 1.95 g Tctramcthylammoniiimtetrafluoroborat als Leitsalz elektrolysiert: es wird jedoch jetzt die doppelte Stroniniengc. also 6.0 Faraday pro Mol N-Äthylacetamid. durch die Zelle geleitet. Die mittlere Zellspannung errechnet sich zu 19.0 Voll. Die Aufarbeitung der F.lekirolysclösung in bekannter Weise liefert 71.2g N-(\-Metlii>xvälhvl)aectamid. Das entspricht einer Matcrialausbcutc von 83.7% und einer Stromausbeute von 27.9%. Trotz Erhöhung der durchgeleitcten Stroniniengc von 3 auf 6 Faraday pro Mol N-Äthylacetamid sinkt die Materialausbcute niehl ab. sondern bleibt konstant. Die Stromausbeute nimmt erwartungsgemäß ab.in the presence of 1.95 g of tramethylammonium tetrafluoroborate electrolyzed as conductive salt: however, it is now double the line curve. so 6.0 Faraday per Moles of N-ethylacetamide. passed through the cell. The mean cell voltage is calculated as 19.0 full. the Work up the F.lekirolysclösung in a known manner yields 71.2g N - (\ - Metlii> xvälhvl) aectamid. Corresponding a material output of 83.7% and a current efficiency of 27.9%. Despite increasing the transmitted Stroniniengc from 3 to 6 Faraday per Mole of N-ethylacetamide never drops the material yield away. but remains constant. As expected, the current yield decreases.
In einer Elektrolysezelle entsprechend der Figur von etwa 70 ml Inhalt mit Deckel und Rückfiußkühler wird eine Mischung ausIn an electrolysis cell as shown in the figure with a volume of about 70 ml with a lid and reflux condenser a mix of
9.5 g Äthylformamid und9.5 g ethyl formamide and
48.2 g n-Butanol48.2 g n-butanol
eingefüllt, in der 4.38 g Tetra-n-butylammoniumtetrafluoroborat als Leitsalz gelöst sind. Zwei konzentrisch angeordnete Platinnetzzylinder mit 225 Maschen pro cm2 mit 15 bzw. 30 mm Durchmesser bei 50 mm Höhe tauchen als Elektroden in die Lösung. Die äußere Elektrode dient als Anode, die innere als Kathode. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Umdrehungen pro Minute. Nach Einschalten des Elektrolysegleichstromes beträgt die Anodenstromdichte 5 A/dm2. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 40° C gehalten.filled in, in which 4.38 g of tetra-n-butylammonium tetrafluoroborate are dissolved as conductive salt. Two concentrically arranged platinum mesh cylinders with 225 meshes per cm 2 with 15 or 30 mm diameter and 50 mm height are immersed in the solution as electrodes. The outer electrode serves as the anode, the inner one as the cathode. The stirring is carried out by means of a magnetic stirrer at 30 to 35 revolutions per minute. After switching on the electrolysis direct current, the anode current density is 5 A / dm 2 . The temperature during the electrolysis is kept at 40 ° C.
Nachdem eine Strommenge von 5,34 Faraday pro Mol N-Äthyiformamid durchgegangen ist. wird der Strom abgeschaltet Die errechnete mittlere Zellspannung beträgt 39,1 Volt.After an amount of current of 5.34 Faradays per mole of N-Ethyiformamide has gone through. will the Power switched off The calculated mean cell voltage is 39.1 volts.
Nach Aufarbeiten der Elektrolyselösung in bekannterAfter working up the electrolysis solution in known
Weise erhält man 8.3g N-(.^-n-Butoxyäthyl)formamid (Kp. 75°C/0,l mbar m' = 1.4328). Das entspricht einer Materialausbeute von 44,0% und einer StromausbeuteThus, 8.3 g of N - (. ^ - n-butoxyethyl) formamide are obtained (Bp. 75 ° C / 0.1 mbar m '= 1.4328). That corresponds to a Material yield of 44.0% and a current efficiency
-, von 16.5%.-, from 16.5%.
In eine Elektrolysezelle wie in Beispiel 5 wird eineIn an electrolytic cell as in Example 5 is a
in Mischung ausin mixture of
23,3 g N-Äthylpropionsäureamid und
36,9 g Methanol23.3 g of N-ethyl propionic acid amide and
36.9 g of methanol
eingefüllt, in der 0.37 g Tetrameihylammoniumtetrafluoroborat als Leitsalz gelöst sind. Nach Einschaltenfilled, in the 0.37 g of tetramethylammonium tetrafluoroborate are dissolved as conductive salt. After switching on
ti des Eleklrolysestronies beträgt die Anodenstromdichte 2 A/dii)'. Die Temperatur während der Elektrolyse wird auf 40"C gehalten. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35 Umdrehungen pro Minute. Nachdem eine Strommenge von 4.06 Faraday pro Molti of the electrolysis strony is the anode current density 2 A / dii) '. The temperature during electrolysis will be kept at 40 ° C. Stirring is carried out by means of a magnetic stirrer at 30 to 35 revolutions per minute. After an amount of electricity of 4.06 Faraday per mole
2Ii N-Äthylpropionsäureamid durchgegangen ist. wird der Strom abgeschaltet. Die errechnete mittlere Zellspannung beträgt 54.9 V. Nach Aufarbeitung der Elektrolyselösung in bekannter Weise erhält man 24,4 g N-(ix-Mcthoxyäthyl)-propionsäurcamid (Smp. 2Ii N-ethylpropionic acid amide has gone through. the power is switched off. The calculated mean cell voltage is 54.9 V. After the electrolysis solution has been worked up in a known manner, 24.4 g of N- (ix-methoxyethyl) propionic acid camide (melting point) are obtained.
?-, 29 —32CC. η =1.4333). Das entspricht einer Materialausbeute von 80.7% und einer Stromausbeule von 40,4%.? -, 29-32 C C. η = 1.4333). This corresponds to a material yield of 80.7% and a current bulge of 40.4%.
VV
In eine Elektrolysezelle wie in Beispiel 5 wird eine Mischung ausIn an electrolytic cell as in Example 5 is a Mix of
18.3 g N-Äthylformaniid und
40,1 g Methanol18.3 g N-Äthylformaniid and
40.1 g of methanol
j·. eingefüllt, in der 0.83 g Tetra-n-propylammoniiimhexafluorophosphat als Leitsalz gelöst sind. Nach Einschalten des Elektrolyscstromes beträgt die Anodenstromdichte 5 A/dm-1. Die Temperatur wird auf 40r C gehalten. Das Umrühren erfolgt durch Magnetrührer mit 30 bis 35j ·. filled, in which 0.83 g of tetra-n-propylammonium hexafluorophosphate are dissolved as a conductive salt. After switching on the electrolytic current, the anode current density is 5 A / dm- 1 . The temperature is kept at 40 ° C. Stirring is done using a 30 to 35 magnetic stirrer
in Umdrehungen pro Minute. Nachdem eine Strommenge von 6 Faraday pro Mol N-Äthylformamid durchgegangen ist. wird der Strom abgeschaltet. Die errechnete mittlere Zellspannung beträgt 34.2 V. Nach Aufarbeiten der Elektrolyselösung in bekannter Weise erhält manin revolutions per minute. After going through an amount of electricity of 6 Faraday per mole of N-ethylformamide is. the power is switched off. The calculated mean cell voltage is 34.2 V. After working up the electrolysis solution is obtained in a known manner
4i 19.6 N-(A-Methoxyäthyl)-formamid. Das entspricht einer Materialausbeute von 76.0% und einer Stromausbeute von 25,3%.4i 19.6 N- (A-methoxyethyl) formamide. Corresponding a material yield of 76.0% and a current efficiency of 25.3%.
Vergleichsbeispiel AComparative example A.
In einer Elektrolysezelle gemäß Vergleichsbeispiel 1 der DE-OS 2113 338 von 150 ml Inhalt wird eine Mischung ausIn an electrolysis cell according to comparative example 1 DE-OS 2113 338 of 150 ml content is a mixture of
56.9 g N-Methylacetamid und56.9 g of N-methylacetamide and
49.9 g Methanol49.9 g of methanol
elektrolysiert. in der 1.25 g Tetramethylammoniumtetrafluoroborat als Leitsa'z gelöst sind. Nach Durchgang einer Strommenge Q von a) 2,4 bzw. b) 4.0 Faraday pro Mol N-Methylacetamid wird der Versuch abgebrochen. en Nach Entfernen des Leitsalzes wird der Elektrolyseaustrag analysiert. Die Daten und Ausbeuten der Versuche sind in der Tabelle zusammengefaßt. Dabei bedeuten:electrolyzed. in which 1.25 g of tetramethylammonium tetrafluoroborate are dissolved as Leitsa'z. After an amount of current Q of a) 2.4 or b) 4.0 Faraday per mole of N-methylacetamide has passed, the experiment is terminated. After the electrolyte salt has been removed, the electrolysis discharge is analyzed. The data and yields of the experiments are summarized in the table. Mean:
/ = Zellstrom.
^U= mittlere Zellspannung,
M = Materialausbeute/ = Cell current.
^ U = mean cell voltage,
M = material yield
bezogen auf das eingesetzte Amid.
S = Stromausbeute.based on the amide used.
S = current efficiency.
L
(V)scdalon
L.
(V)
(Λ)l-leklroly
(Λ)
Ii-VMi)I) Q
Ii-VMi) I)
if O if O
i' b 3,2 364 4,0 52,0 26,0i 'b 3.2 364 4.0 52.0 26.0
[| bezogen auf die theoretisch erforderliche Ladungsmen- als Leitsalz (wie in Beispiel 7 der genannten DE-OS[| based on the theoretically required amount of charge as a conductive salt (as in Example 7 of the above-mentioned DE-OS
|ϊ ge von 2 Faraday pro Mol Amid. π 21 13 338) gelöst sind. Nach Durchgang einer Strom-| ge of 2 Faraday per mole of amide. π 21 13 338) are solved. After passing through a current
!! . . menge O = 4 Faraday pro Mol N-Äthylformamid wird!! . . amount O = 4 Faraday per mole of N-ethylformamide
Ü . ergleichsbeispicl B der Versuch abgebrochen. Nach Entfernen des Leitsal-Ü. ergleichsbeispicl B the attempt aborted. After removing the duct
B In einer Elektrolyse/eile gemäß Vergleichsbeispiel 1 zes wird der Elektrolyseaustrag analysiert. Die DatenB The electrolysis discharge is analyzed in an electrolysis unit according to Comparative Example 1. The data
I der DE-OS 21 13 338 von 150 ml Inhalt wird eine und Ausbeuten sind in der Tabelle den Daten undI of DE-OS 21 13 338 of 150 ml content is a and yields are in the table of the data and
a' Mischung von -'<> Ausbeuten des Beispiels 7 der DE-OS 21 13 338a 'Mixture of -' <> Yields of Example 7 of DE-OS 21 13 338
h 56,8 g N-Äthylformamid (EF) und gegenübergestellt. Dabei haben /, U, /V/und Sdie gleiche h 56.8 g of N-ethylformamide (EF) and compared. /, U, / V / and S have the same thing
fj! 49,9 g Methanol Bedeutung wie in Vergleichsbeispiel A.fj! 49.9 g of methanol Meaning as in Comparative Example A.
|.| elektrolysiert, in der 1,43 g Kaliumhexafluorophosphat|. | electrolyzed, in the 1.43 g of potassium hexafluorophosphate
56,8 49,9 1,43 2,6 29,6 4,0 30,1 15,156.8 49.9 1.43 2.6 29.6 4.0 30.1 15.1
CH,CH,
HCNHCHHCNHCH
Il \Il \
O OCH,O OCH,
Beispiel 7 der 37,4 16,4 9,4 --9,(I 2,0 " 52,1 52,1Example 7 of 37.4 16.4 9.4 --9, (I 2.0 "52.1 52.1
DE-OS 21 13 338DE-OS 21 13 338
Hierzu I Blatt ZeichnungenFor this purpose I sheet drawings
Claims (1)
R1 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 6Alkylene group with 2 to 6 carbon atoms and Cr to Cr alkyl groups are connected.
R 1 is hydrogen or an alkyl group with 1 to 6
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