CN102648192B - 1,2,6,7-四氢-8h-茚并[5,4-b] 呋喃-8-酮的制备方法 - Google Patents

1,2,6,7-四氢-8h-茚并[5,4-b] 呋喃-8-酮的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮(I)的制备方法,该方法包括步骤(i)以臭氧分解式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮,接着在甲醇存在的情况下,还原以形成2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮;(ii)把6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮脱醇以形成6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮;和(iii)把6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮加氢获得1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮。

Description

1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-B] 呋喃-8-酮的制备方法
技术领域
本发明涉及1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮的制备方法。
背景技术
1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮是制备茚并呋喃腈类(2-(1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亚基)-乙腈)的重要中间体。茚并呋喃腈类(indenofurannitrile)本身是用于制备拉米替隆[(S)-N-[1,6,7,8-四氢-2H-茚并[5,4-b]呋喃-8-基)乙基]-丙酰胺]的重要结构单元,该拉米替隆可作为选择性的褪黑激素受体激动剂。
欧洲专利EP-A-0885210和EP-A-1792899以及Uchikawa等人(J.Med.Chem,2002,45,4222-4239)描述了1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮作为以2,3-二氢苯并呋哺类化合物为起始物合成茚并呋喃腈类的中间体的制备方法。这条路线涉及了纷繁复杂的反应步骤并且整体产量低下。
因此,本发明的目的是提供一种简单和有成本效益的制备1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮的方法,该方法减少了步骤数量并且提高了产率。
发明内容
本发明通过提供式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮的制备方法实现了该目的。
该方法包含步骤:
(i)以臭氧分解式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮
(ii)在甲醇存在的情况下,还原步骤(I)中形成的臭氧化物,以形成式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮
(iii)把式(III)的化合物脱醇以形成式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮,和
(iv)把式(IV)的化合物加氢以获得式(I)的化合物
本发明方法中步骤(i)的臭氧分解式(II)化合物通常是在反应条件下为惰性的有机溶剂中进行的。合适的有机溶剂的例子包括醇类,醚类和卤代烃。优选的醇类是甲醇、乙醇和异丙醇。优选的醚是异丙醚、二乙醚和四氢呋喃(THF)。优选的卤代烃是二氯甲烷、氯仿和1,2-二氯乙烷。溶剂可以是单独使用或者以2种或2种以上混合物的形式使用。甲醇和二氯 甲烷混合物是优选的,其中甲醇/二氯甲烷的比率(v/v)通常是从1∶100到100∶1,例如1∶10。
通常情况下,化合物(II)与臭氧(O3)的反应是臭氧以气泡方式通过起始化合物(II)溶液进行的。所需臭氧可通过例如使用氧气或压缩空气作为气源的臭氧发生器产生。
按传统,进行臭氧分解的温度是低于0℃,通常是在-100℃至0℃温度范围内。出于实用的目的,反应通常在干的冰/丙酮冷却浴中在-78℃的温度下进行。反应时间通常是在0.5小时到48小时,优选是5小时至15小时的范围内。反应完成以后,多余的臭氧最好能从反应混合物中去除,优选是用诸如氮气等惰性气体清扫反应混合物。
臭氧分解后,臭氧分解过程中作为中间产物形成的臭氧化物在还原剂存在的情况下被还原而让环封闭,从而形成式(III)的化合物,有利的是,所使用的还原剂不会还原醛类。该还原剂通常是在臭氧分解完成并且多余臭氧被去除以后添加到反应混合物中。拟添加的合适还原剂的例子包括三苯基膦(PPh3)和二甲基硫醚((CH3)2S)。该还原剂的用量相对于起始物,优选至少是等摩尔量,尤其优选是摩尔比为1∶1至2∶1。相信,该还原剂把臭氧化物还原成醛,该醛与甲醇一起形成式(III)的环形缩醛。
还原反应的温度不是很重要,还原反应通常在0℃至45℃的温度范围进行,例如在环境温度下。还原反应的时间通常是在0.5小时到48小时,优选是5到15小时。
步骤(i)中获得的式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮,是一种新型的化合物,因而,也是本发明的主题物质。这种化合物,无论是经过净化的或者未经净化的,可在本发明方法步骤(iii)中使用。
在本发明方法的步骤(iii)中去除甲醇以形成式(IV)化合物通常是在有机溶剂中进行的。合适的有机溶剂的例子包括芳香烃、醚和烷基氰化物。优选的芳香烃是甲苯和苯。优选的醚是二异丙醚、二乙醚和四氢呋喃。优选的烷基氰是乙腈。该溶剂可单独使用,或者以2种或2种以上混合物的形式使用。优选的溶剂是甲苯。
在步骤(iii)中,去除(Elimination)通常是有机和无机酸或碱作为催化剂存在的情况下进行的。通常以催化量使用酸和碱,例如,相对于式(III)化合物,摩尔比为0.001∶1至1∶1。
无机碱的例子包括碱和碱土碳酸盐以及碳酸氢盐(alkali and earth alkali carbonates and hydrogen carbonates),例如碳酸钾和碳酸氢钾,碱金属氢化物,例如氢化钠和氢化钾,碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物,例如氢氧化钠,氢氧化钾。优选的有机碱包括醇碱盐类(alkali alkoholates)例如甲醇钠(sodium methanolate),乙醇钠(sodium ethanolate),叔丁醇钠(sodium tert-butylate)和叔丁醇钾(potassium tert-butylate),和叔胺,例如三乙胺,三乙烯二胺,三(n-丁基)胺,二异丙基乙胺,N,N-二甲基-苯胺和吡啶。
合适的酸的例子是质子酸和路易斯(Lewis)酸。优选的质子酸是对甲苯磺酸(TsOH)、甲磺酸、硫酸,其中优选为对甲苯磺酸。优选的路易斯酸是三氟化硼(BF3),其通常以BF3加成化合物的形式提供。典型的加合物,包括醚加成化合物,例如BF3·(CH3)2O,BF3·(C2H5)2O,BF3·(C4H9)2O andBF3·THF,优选是BF3·(CH3)2O。
去除通常在从20℃至150℃的温度下进行的,优选是80℃至130℃,例如是110℃。反应时间通常是10分钟到24小时,优选是从0.5小时到5小时。
在本发明方法步骤(iv)中,式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮的加氢反应通常是在有机溶剂中进行。合适的有机溶剂的例子包括有机酸类、有机酯类、醇类、醚类和叔胺类。有机酸类的例子包括甲酸、乙酸和丙酸。有机酯的一个例子是乙酸乙酯。醇类的例子包括甲醇、乙醇和异丙醇。醚类的例子包括二异丙醚、二乙醚和四氢呋喃。叔胺的一个例子是三乙胺。该溶剂可单独使用,或者以2种或2种以上混合物的形式使用。优选是乙醇和四氢呋喃的混合物。乙醇/四氢呋喃的比例(v/v)通常为1∶20至20∶1,例如2∶1。
优选地,叔胺被添加到反应混合物以降低加氢催化剂的催化活性,其用量相对于反应混合物总体积通常是1∶100至1∶1000(v/v)。
加氢反应通常是有加氢催化剂存在的情况下使用氢的催化加氢反应。作为加氢催化剂,一般使用元素周期表中第10组的元素,即,Ni、Pd和Pt。进一步有用的加氢催化剂包括Rh、Ru、Fe和Co。催化剂的例子包括Pd(OH)2-C、碳载钯(Pd on carbon)、雷尼镍(Raney-Ni)和林德拉钯(Lindlar Pd)。本发明催化剂的用量通常是相当于起始物的2.5%到50%(w/w)。优选的是,催化剂用量是相当于起始物的10%至40%(w/w),例如25%(w/w)。优选的催化剂是碳载钯,例如5%Pd/C(w/w)。
在加氢反应中氢气的压强一般是0.05兆帕至5.0兆帕,优选的是0.2到3.0兆帕,更优选的是0.5到0.7兆帕。通常情况下,加氢反应是在0℃至60℃的温度下,优选是15℃至45℃,更优选是30℃至35℃下进行的。反应时间通常是5小时至80小时,优选是20小时至60小时,更优选是30小时至50小时。
由本发明方法步骤(iv)得到的式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮可进一步进行缩合反应,以便按照文献中所述的一般步骤形成茚并呋喃腈(indenofurannitrile)(见,例如,Uchikawa,O.等人,医学化学杂志,2002,45,4222-4239(Uchikawa,O.et al.,J.Med.Chem,2002,45,4222-4239))。通常情况下,式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮在霍纳-伍德沃德-埃蒙斯反应器(Horner-Woodward-Emmons reaction)中在NaH和二乙氰甲基膦(diethylcyanomethylphosphonate)存在的情况下在THF中起反应以提供茚并呋喃腈。
,本发明方法的起始物是式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮,其可由市售的本发明式(V)6-羟基-1-茚酮根据已知的方法通过两步法合成(参见,例如,罗德里格斯,D.C.等人,Magn Reson.化学2000,38,970-974,和Gering H.L.等人,J.Am.Chem.Soc.1958年,3277-3285(Rodrigues,D.C.et al.,Magn.Reson.Chem.2000,38,970-974,and Gering H.L.et al.,J.Am.Chem.Soc.1958,3277-3285))。如下述方案1所示,其中Hal代表卤素,式(V)6-羟基-1-茚酮可用诸如丙烯基氯或烯丙基溴等烯丙基卤化物在丙酮中进行烯丙基化反应,以获得式(VI)6-烯丙氧基-茚-1-酮。式(VI)6-烯丙氧基-茚-1-酮可进一步进行热重排反应(Claisen重排)以得到式(II)6-羟基-7-烯丙基- 茚-1-酮。
通过本发明的方法,式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮可由市售6-羟基-1-茚酮开始以简单的方式获得。
本发明通过下述非限制性例子更详细地说明。
具体实施方式
概述:
HPLC(高压液相色谱法)条件:
色谱柱:  Phenomenex Gemini(菲罗门Gemini)C185μm;4.6×150
          mm;P.N.00F-4435-E0;    L.N.306930-6
流动相:  A:H2O
          B:乙腈(Merck)
进样体积:5μl
波长:    248nm(用于式(II),(V)和(VI)化合物)
          220nm(用于式(I),(III),(IV)和茚并呋喃腈)
箱温:    35℃
流速:    0.6ml/min
梯度:
  时间[分]   %A   %B
  0.0   90   10
  15.0   10   90
  16.0   90   10
  18.0   90   10
LC-MS(液相色谱质谱)条件:
离子源:正模块(Positive Module)中的APCI
分离(LC后):1/3.5
MS(质谱)条件:
离子源:正模块中的EI;离子源温度:250℃;
电子能量:70eV;扫描模式:全扫描;
NMR(核磁共振)条件:
仪器:Bruker Avance 400
在室温下记录1H和13C NMR谱。以与作为内标的具有溶剂共振峰的四甲基硅烷的距离表示为化学位移,其单位为ppm,耦合常数单位为赫兹(CDCl3:δH 7.240用于1H和和δc 77.7用于13C;d6-DMSO:δH 2.500用于1H和δc39.95用于13C)。
实施例1(式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮)
把式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮(16克,99%,84.2毫摩尔)在环境温度下溶解于甲醇/二氯甲烷(32ml/320ml)。该溶液在干的冰丙酮浴中冷却到-78℃。臭氧气流以气泡的形式通过搅拌中的溶液。臭氧由用压缩空气作为气源(流量2升/分钟)的臭氧发生器产生。通过薄层色谱法(TLC)监测反应的进展情况,直到没有起始物为止。反应完成后(ca.10小时),通过氮气清扫反应混合物1小时去除多余的臭氧。然后加入(CH3)2S(7.4毫升,100.9毫摩尔,1.2当量),反应混合物逐渐加热到室温,并且搅拌过夜。在真空条件下蒸发溶剂。剩余物溶解于乙酸乙酯(400毫升)中,用水(80毫升*3)洗涤,接着用饱和盐水(100毫升)洗涤。蒸发后产生黄白色的固体(产率90%,90%HPLC纯度)。所获得的2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮原液无需进一步的纯化可用于下一步。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.25(d,J=8.4Hz,1H),7.08(d,J=8.4Hz,1H),5.73(dd,J=6.4Hz,2Hz,1H),3.52(s,3H),3.51-3.46(m,1H),3.38(d,J=18Hz,1H),3.08(t,J=6Hz,2H),2.68(t,J=6Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:207.82,158.77,148.31,134.32,126.43,122.92,116.71,109.16,56.56,37.77,36.03,26.15
保持时间(LC/MS),分钟:13.35;MS(MH+),m/z:205;分子量,g/mol:204。
实施例2(式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮)
把式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮(17克,83.2毫摩尔)溶解于甲苯(300毫升)。加入TsOH·H2O(8.4克,44.2毫摩尔),混合物回流0.75小时。该溶液冷却到室温并且加入100毫升水。在经过分离相后,水相用乙酸乙酯(250毫升*3)提取。有机相随后用碳酸氢钠水溶液(200毫升)洗涤,接着用饱和盐水(200毫升)洗涤。在真空条件下蒸发溶剂得到为黄色固体的式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮(产率为79%,73%HPLC纯度)。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.77(s,1H),7.70(d,J=8.4Hz,1H),7.34(s,1H),7.33(d,J=8.4Hz,1H),3.20(t,J=6.0Hz,2H),2.75(t,J=6.0Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:206.56,154.71,151.86,147.74,130.04,123.43,121.58,117.56,105.78,36.87,26.16
保持时间(LC/MS),分钟:12.26;MS(MH+),m/z:173;分子量,g/mol:172。
实施例3(式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮)
式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮(2.0克,11.6毫摩尔)溶解在混合溶剂中(40毫升乙醇,20毫升四氢呋喃和12滴三乙胺)。搅拌后的溶液在35℃/0.6-0.7MPa的条件下在Pd-C(500毫克,5%Pd-C(w/w))上氢化24小时。用HPLC监测反应进程。反应完成后,释放氢气,过滤掉Pd-C并且产物用20毫升THF洗涤。在真空条件下去除溶剂后,由乙醇重结晶得到为淡黄色固体的式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮(产量62%,99.6HPLC纯度)。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.22(d,J=8.4Hz,1H),7.03(d,J=8.4Hz,1H),4.67(t,J=8.8Hz,2H),3.49(t,J=8.8Hz,2H,),3.10(t,J=5.2Hz,2H),2.70(t,J=5.2Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:207.42,160.25,147.11,133.68,125.62,123.93,115.63,72.34,37.16,28.41,25.40
保持时间(LC/MS),分钟:8.38;MS(MH+),m/z:173;分子量,g/mol:174。
实施例4(2-(1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亚基)乙腈
在常温下把甲醇钠(7.8克,144毫摩尔)加入二乙氰甲基膦(22克,126毫摩尔)溶于THF(60毫升)的溶液中。混合物搅拌一小时。所得到的溶液在室温在超过15分钟的时间内滴加到式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮(15.7克,90毫摩尔)在THF(60毫升)的溶液中。该反应混合物搅拌2.0小时,并随后用水(150毫升)骤冷。蒸发THF并用乙酸乙酯萃取产物。合并的有机相在真空状态下蒸发得到黄色固体(22克)。在混合溶剂(乙酸乙酯/正己烷=2/1(v/v))中再结晶得到10.1克为浅黄色固体的2-(1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亚基)乙腈。浓缩母液并再装料以重复上述反应。得到下述额外的4.5克2-(1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亚基)乙腈(产率80%,96.5HPLC纯度)。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.09(d,J=8.4Hz,1H),6.84(d,J=8.4Hz,1H),5.44(t,J=2.4Hz,1H),4.65(t,J=8.8Hz,2H),3.29(t,J=8.8Hz,2H),3.12-3.09(m,2H),3.03(t,J=5.2Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:167.76,160.16,142.25,134.97,124.84,121.91,118.14,112.98,87.93,71.43,32.41,29.31,29.11
保持时间(LC/MS),分钟:9.94;MS(MH+),m/z:197;分子量,g/mol:197。
实施例5(式(VI)6-烯丙氧基-茚-1-酮)
把式(V)6-羟基-1-茚酮(74.1克,0.50摩尔),K2CO3(166.0克,1.2摩尔),丙酮(750毫升)和烯丙基溴(52毫升0.6摩尔)加入1000毫升烧瓶中。将该混合物加热至回流并搅拌5小时。用HPLC监测反应。反应结束后,该溶液在水浴中迅速冷却至室温。过滤得到固体,用丙酮(300毫升)洗涤。在45℃温度下并在真空条件下蒸发得到为黄色固体的初产物(产率95%,95%HPLC纯度)。式(VI)6-烯丙氧基-茚-1-酮初品无需进一步提纯可用于下一个步骤。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.37(d,J=8.0Hz,1H),7.23-7.19(m,2H),6.09-6.01(m,1H),5.43(dd,J=17.2Hz,1.2Hz,1H),5.30(dd,J=10.4Hz,1.2Hz,1H),4.57(d,J=5.2Hz,2H),3.07(t,J=5.2Hz,2H),2.71(t,J=5.2Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:207.46,158.93,148.66,138.83,133.39,128.02,125.05,118.54,106.72,69.68,37.60,25.72
保持时间(LC/MS),分钟:12.98;MS(MH+),m/z:189;分子量,g/mol:188。
实施例6(式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮)
式(VI)6-烯丙氧基-茚-1-酮(112克,0.6摩尔)和N,N-二甲基苯胺(110毫升)加入到500毫升烧瓶中。该混合物在氮气保护下加热至回流并搅拌12-13小时。用HPLC监测反应。反应结束后,该溶液在水浴中迅速冷却到25℃。随后加入HCl水溶液(6N,250毫升)和冰-水(200毫升)。再搅拌该混合物5分钟,然后用乙酸乙酯(500毫升×2,和300毫升)萃取。合并的有机相,用饱和盐水(400毫升)洗涤。在40℃和真空条件下蒸发得到橙色固体(115克)。在70℃温度下把该固体溶解于混合溶剂(石油醚/乙酸乙酯=2/3(v/v),300毫升),接着冷却结晶得到式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮(65克,97.5%HPLC纯度)。从母液中还可以获得式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮(17克,98%HPLC纯度)。最终产率为75%。
1H NMR(CDCl3,400MHz),δ:7.22(d,J=8.0Hz,1H),7.11(d,J=8.0Hz,1H),6.04-5.97(m,1H),5.70(s,1H),5.16(d,J=1.6Hz,1H),5.11(dd,J=8.8Hz,1.6Hz,1H),4.00(d,J=6.0Hz,2H),3.00(t,J=6.0Hz,2H),2.70(t,J=6.0Hz,2H)
13C NMR(CDCl3,100MHz),δ:208.82,154.07,148.69,135.92,134.68,125.21,124.43,123.08,115.87,37.73,28.10,24.44
保持时间(LC/MS),分钟:10.69;MS(MH+),m/z:207;分子量,g/mol:206。

Claims (11)

1.制备式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮的方法,
所述方法包括步骤:
(i)以臭氧分解式(II)6-羟基-7-烯丙基-茚-1-酮
(ii)在还原剂和甲醇存在的情况下,还原步骤(i)中形成的臭氧化物,以形成式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮
(iii)把式(III)的化合物脱醇以形成式(IV)6,7-二氢-8H-茚并-[5,4-b]呋喃-8-酮,和
(iv)把式(IV)的化合物加氢以获得式(I)的化合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述步骤(i)中的臭氧分解在有机溶剂中进行的,该有机溶剂选自甲醇、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿和1,2-二氯乙烷、以及它们的混合物。
3.根据权利要求1或者2所述的方法,其中,步骤(ii)中的所述还原是在选自三苯基膦和二甲基硫醚的还原剂存在的情况下进行的。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(iii)中的所述脱醇是在有机溶剂中进行的,该有机溶剂选自甲苯、四氢呋喃和它们的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(iii)中的所述脱醇是在有酸存在的情况下进行。
6.根据权利要求5所述的方法,其中该酸选自甲苯磺酸和三氟化硼。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(iv)中的加氢反应是在有加氢催化剂存在的情况下进行。
8.根据权利要求7所述的方法,其中该加氢催化剂选自元素周期表中第10组的元素。
9.根据权利要求1或2所述的方法,其中,步骤(iv)中的加氢反应是在溶剂中进行的,该溶剂选自乙醇、乙酸乙酯、四氢呋喃和它们的混合物。
10.根据权利要求1或2所述的方法,进一步包括步骤:
(v)式(I)1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮在氰甲基膦酸二乙酯存在的情况下进行缩合反应以形成2-(1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-亚基)乙腈。
11.式(III)2-甲氧基-1,2,6,7-四氢-8H-茚并[5,4-b]呋喃-8-酮
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