CN103396464A - 一种伊维菌素的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种伊维菌素的制备方法,以阿维菌素B2组分为原料,通过还原脱阿维菌素B2的23-位磺酰腙来制备,过程为:⑴将阿维菌素B2的4”和5-位上的两个羟基用碳酸烯丙酯保护,⑵将阿维菌素B223-位的羟基氧化成酮羰基,⑶用有机磺酰肼将阿维菌素B223-位的酮羰基转化为腙,生成阿维菌素B223-位磺酰腙,⑷用硼氢化物还原脱去阿维菌素B223-位的磺酰腙的同时,脱去4”和5-位上的保护基得到伊维菌素。反应总收率达到67-72%。本发明以阿维菌素B2组分为原料制备伊维菌素,扩大了阿维菌素B2的利用范围,降低了伊维菌素的成本,制备条件缓和,收率高,避免了使用剧毒的三丁基锡氢Bu3SnH,适用于工业化生产。

Description

一种伊维菌素的制备方法
技术领域
   本发明属于兽药制备技术领域,涉及伊维菌素的制备方法,具体涉及一种以阿维菌素B2为原料, 通过还原脱阿维菌素B2 的23-位磺酰腙来制备伊维菌素的方法。 
背景技术
伊维菌素(Ivermectin)是一种广谱、高效和低毒的抗生素类抗寄生虫兽药,得到广泛应用, 在某些领域也用做人药。目前在工业上,伊维菌素通常由阿维菌素 B1a/1b经铑催化剂催化加氢转化而得到(Pure & Appl. Chem.  1990, Vol. 62, No. 7, pp. 1231-1240)。 
阿维菌素(Avermectin)是由阿维链霉菌(Sterptomyces avermitills)产生的次级代谢产物。工业上利用对阿维链霉菌的发酵培养来大规模生产阿维菌素。 阿维菌素为8个组分的混合物存在于发酵液的菌丝体中,8个组分为: Avermectin A1a、A1b、A2a、A2b、B1a、B1b、B2a、B2b (Natural Product Reports,  1986, pp. 87-121)。经过过滤弃去滤液,滤饼用溶剂提取后脱糖、浓缩、结晶可得到主要含阿维菌素B1a和B1b的精品。目前市场的阿维菌素是以B1a为主要成分,其中 B1a不低于85%,B1b不超过15%。。 
阿维链霉菌的发酵也产生大量B2组分(包含B2a和B2b), 一直未被利用。本发明就是以阿维菌素B2组分为原料进行开发的制备伊维菌素的新方法。如式1中所示 (式1中的Avermectin B2a/2b )的B2a和B/2b的分子结构,在C25位上带有仲丁基的大环内酯为B2a,含量通常应大于85%,C25位上带有异丙基的内酯为B2b,含量通常应小于10%。本发明合适的起始原料为这两种内酯的混合物,不必分离。 
Merck公司(Tetrahedron Letters1982,Vo1.23, No.23, pp 2377-2378)曾报道了采用脱去阿维菌素B2组分23-位上硫羰基碳酸酯来合成伊维菌素的方法,反应使用了剧毒的三丁基锡氢(Bu3SnH)来提供氢自由基,总收率仅为10%,不适用于工业化生产。 
 本发明所公开的方法和Merck公司的方法完全不同, 本发明以阿维菌素B2组分为原料,采用保护,氧化,成腙,还原脱腙脱保护四步反应来制备伊维菌素的新方法(如下式1所示),每步反应收率均大于本90%,总收率达到67-72%。适宜于工业化生产。 
发明内容
本发明的目的是提供一种依维菌素的制备的新方法,以扩大阿维菌素B2的利用范围,提高产品收率,适合于工业化生产,降低依维菌素的成本,提高兽药企业的经济效益。 
本发明伊维菌素的制备方法,以阿维菌素B2组分为原料,制备过程如下: 
(1)惰性溶剂中,有机碱存在下,氯甲酸烯丙酯和阿维菌素B2反应生成4”和5-位碳酸烯丙酯来保护阿维菌素B2的4”和5-位的两个羟基;反应温度为-40~40oC,反应时间为 1~10小时,所述有机碱的量为阿维菌素B2摩尔数的2~6倍,氯甲酸烯丙酯的量为阿维菌素B2摩尔数的2~6倍;
(2)在有机碱存在下,用二甲基亚砜和氧化剂将步骤(1)中生成的4”和5-位保护的阿维菌素B2的23-位羟基氧化为酮羰基,反应温度为-40~30℃,反应时间3~20h,所述氧化剂的量为4”和5-位保护的阿维菌素B2摩尔数 的1~6倍;用浓度为1~5%的磷酸及碱调节反应液到最终pH值到6~8,分去水相,减压脱溶得到阿维菌素B23-位酮化合物;
(3)在醇溶液中,有机磺酰肼与步骤(2)中生成的阿维菌素B23-位酮化合物反应生成阿维菌素B23-位磺酰腙;反应温度:20~80℃,反应时间:1~24h,所述有机磺酰肼的用量为阿维菌素B23-位酮化合物摩尔数 的1~6倍;
(4)在惰性溶剂中,在钯催化剂存在下,用硼氢化物为还原剂,加入醇的条件下, 还原脱去阿维菌素B23-位的磺酰腙,同时脱去4”和5-位的保护,经结晶得到伊维菌素;反应温度为0~60oC,反应时间为1~20小时,硼氢化物的用量为阿维菌素B23-位磺酰腙摩尔数 的0.5~3倍;所法述加入醇的用量为惰性溶剂体积的2-20%;
所述步骤(1)~(4)的反应均在常压下、惰性气体的气氛中。
 步骤(1)和步骤(4)中的惰性溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、醋酸仲丁酯、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺。步骤(1)中有机碱为吡啶、4-二甲氨基吡啶、三甲胺、 三乙胺、三丁胺或四甲基乙撑二胺。优选四甲基乙撑二胺。步骤(2)中的氧化剂为草酰氯、三氟醋酸酐,苯氧基磷酰氯或二环己基碳二亚胺(DCC)。步骤(3)中的有机磺酰肼为烷基磺酰肼和芳香基磺酰肼。烷基磺酰肼特为C1-C10烷基磺酰肼,包括甲基磺酰肼、乙基磺酰肼、丙基磺酰肼或丁基磺酰肼。芳香基磺酰肼为邻甲苯磺酰肼、间甲苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、萘磺酰肼、杂环芳香基磺酰肼、3-吡啶磺酰肼或4-吡啶磺酰肼。步骤(4)硼氢化物还原剂为BH3、B2H6、(RO)2BH、 NaBH4 、NaBH3CN或NaB(OAc)3H。步骤(3)和步骤(4)中的醇为甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇,正丁醇,异丁醇或叔丁醇,或上述任何两种醇的混合溶液。步骤(4)中钯催化剂为钯盐、含钯络合物或含钯多空载体。钯盐为醋酸钯或氯化钯,含钯络合物为Pd2(dba)3 。含钯多孔载体为钯-碳催化剂、钯-氧化铝催化剂、钯-氧化硅催化剂或钯-分子筛催化剂。三苯基膦是钯催化剂的配体,除 Pd/C以外,钯催化剂与三苯基膦一起使用。 
步骤(3)生成阿维菌素B23-位磺酰腙为结晶状物质,便于分离纯化。步骤(4)分离的过程为:反应结束后,5%醋酸水溶液洗涤反应液,再用碱水溶液洗涤,然后减压脱溶剂后乙醇中结晶得到伊维菌素。 
制备的简要过程如下式1所示,(1)先将阿维菌素B2的4”和5-位上的两个羟基用烯丙基碳酸酯保护(得到结构式I), (2)将23-位的羟基氧化成酮羰基(得到结构式II), (3)用有机磺酰肼将23-位的酮羰基转化为腙(得到结构式III),(4)还原脱腙(得到结构式IV),同时脱保护基得到伊维菌素。 
  
  
Figure 2013102972431100002DEST_PATH_IMAGE001
步骤(1)保护剂优选氯甲酸烯丙酯,采用氯甲酸烯丙酯,可提高收率,缩短操作步骤。惰性溶剂优选二氯甲烷。步骤(2)氧化剂优选苯氧基磷酰氯。有机碱为优选四甲基乙撑二胺。步骤(3)有机磺酰肼优选甲基磺酰肼或对甲苯磺酰肼,价廉来源多。醇溶液优选乙醇溶液。步骤(4)惰性溶剂优选醋酸仲丁酯, 醇优选甲醇,硼氢化物还原剂优选NaBH4,使用相对安全。钯催化剂优选钯-碳催化剂,可回收重复使用。每步收率都大于90%,总收率达到67-72%。
本发明各步反应均使用高压液相色谱中控跟踪反应,中间体和最终产品均经核磁共振氢谱和液质分析确认结构, 并用外标法确定了最终产品的含量和组成。 
本发明以阿维菌素B2组分为原料,采用还原脱阿维菌素B2的23-位磺酰腙,同时脱去4”和5-位的保护保护基的方法来合成伊维菌素。原料广泛,制备条件缓和,收率高,避免了使用危险性较高的铝氢化合物如LiAlH4和剧毒的三丁基锡氢Bu3SnH,适用于工业化生产。本发明以阿维菌素B2a/2b为母体合成制备伊维菌素,扩展了伊维菌素的原料来源,扩大了阿维菌素B2的利用范围,降低了伊维菌素的生产成本,有利于提高兽药企业的经济效益。 
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细描述,本发明的保护范围不仅限于以下实例。 
实施例 1   4”, 5-二(烯丙氧基羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙基)-阿维菌素B2的制备 
Figure 2013102972431100002DEST_PATH_IMAGE002
在惰性气体(氩气)气氛中,将10g阿维菌素B2(含量B2a 93.3%,B2b 3.2%)溶于100m1 二氯甲烷中,降温至-10℃,加入4.2g 烯丙基氯甲酸酯和3.0g四甲基乙撑二胺,搅拌反应2小时。升温至20℃加入8.0g四甲基乙撑二胺,8.0g二甲亚砜及8.0g苯氧基磷酰氯,搅拌反应10小时。加入磷酸溶液及氢氧化钠溶液,先调pH值到2,再调至7~8,分层,用硫酸钠干燥有机相,并在减压下除去溶剂。
在惰性气体(氩气)气氛中,将剩余物溶于80ml的95%乙醇,加入2.5g 甲苯磺酰肼(TsNHNH2), 加热到50~60oC,并搅拌反应 8小时,然后冷却到25oC,过滤,真空干燥后得12.6g得黄色固体。液质分析LC-MS [M+H]+ 1225, lH NMR (CDCl3, 200Hz) 7.78(d,2H),7.31(d, 2H),5.89 (m, 2H), 5.68 (m, 1H ), 5.45 (m, lH),5.23(m, 4H), 5.02 (m, lH), 4.83 (m, 5H), 4.67 (m, 2H), 4.36 (br d, J = 6.1, lH), 4.00 (m, lH), 3.97 (m, lH), 3.96 (br s, lH), 3.89 (m, 2H), 3.86 (m, lH), 3.75 (m, lH), 3.56 (m, lH), 3.51 (m, lH), 3.43 (s, 3H), 3.45 (s, 3H), 3.22 (m, 2H), 3.25 (m, lH), 2.90 (m, lH), 2.32 (s, 3H), 2.53 (m, lH), 2.30-2.26 (m, 3H), 2.22 (dd, J = 12.7, 5.0, lH), 2.00-1.90 (m, 2H), 1.88 (br s, 4H), 1.80(m, 2H), 1.76 (m, lH), 1.60-1.46 (m, 6H), 1.48 (br s, 3H), 1.35 (d, J = 6.7,3H), 1.23(d, J =6.2, 3H), 1.16(d, J =7.0, 3H), 1.00 (m, 10H)。分析LC-MS [M+H]+:1225, 4”, 5-二(烯丙氧基羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙)-阿维菌素B2a的M+H计算值:1225。 
实施例 2   伊维菌素的制备. 
    在惰性气体(氩气)气氛中,将实例1中所得的4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙)-阿维菌素B2 (10.2g)加入到100ml醋酸仲丁酯中,加入0.2g三苯基膦和0.1g Pd(OAc)2, 加热至25oC分3次加入0.5g NaBH4,1小时后加入10 ml甲醇,25oC搅拌5小时。加热到50oC 继续恒温搅拌8小时。加入5%醋酸水溶液20ml洗涤反应液,再用NaHCO3水溶液洗涤甲苯,减压脱溶剂后在乙醇中结晶得 6.5g白色伊维菌素结晶。用HPLC外标法分析22,23-二氢阿维菌素B1含量98.3% (其中22,23-二氢B1a 96.1%,22,23-二氢B1b 2.1%)。1HNMR和13CNMR进一步确证其主要成分结构22,23-二氢B1a1H NMR (200 MHz, CDCl3): 6.00-5.60 (m, 3H, H-9, H-10 and H-11), 5.50-5.20 (m, 3H, H-3, H-19 and H-1”), 5.00 (br. s, 1H, H-15), 4.85-4.55 (m, 3H, H-1’ and H2-8a), 4.24 (br. s, 1H, H-5), 4.10-3.35 (m, 8H, including H-2, H-6, H-13, H-17, H-3’, H-3”, H-5’ and H-5”), 3.43 (br. s, 3H, OMe), 3.42 (br. s, 3H, OMe), 3.35-3.10 (m, 4H, H-2, H-25, H-4’ and H-4”), 2.54 (br. s, 1H, H-12), 2.45-2.15 (m, 4H, H2-16, Heq-2’ and Heq-2”), 2.10-1.05 (m, 20H, including H2-20, H2-18, H2-22, H2-23, H2-27, Me-12, Me-5’ or Me-5”), 1,82 (s, 3H, Me-4), 1.51 (br. s, 3H, Me-14), 1.17 (d, J = 7.0 Hz, 3H, Me-5’ or Me-5”), 1.00-0.75 (m, 10H, including Me-28, Me-26 and Me-24) ppm. 13C NMR (50.32 MHz, CDCl3): 173.6 (C-1), 139.7 (C-8), 137.4 (C-11), 135.7 (C-4), 134.8 (C-14), 124.7 (C-10), 119.5 (C-9), 118.3 (C-3), 118.1 (C-15), 98.3 (C-1”), 97.3 (C-21), 94.6 (C-1’), 81.7 (C-13), 80.4 (C-7), 80.3 (C-4’), 79.2 (C-3’), 78.0 (C-3"), 77.3 (C-5 or C-6), 76.7 (C-5 or C-6), 76.4 (C-25), 75.8 (C-4"), 68.5 (C-5"), 68.0 (2C, C-8a and C-17 or C-19), 67.0 (2C, C-5’ and C-17 or C-19), 56.3 (OMe), 56.2 (OMe), 45.4 (C-2), 41.0 (C-20), 39.5 (C-12), 36.6 (C-16), 35.5 (C-22), 35.2 (C-26), 34.3 (C-2’ or C-18 or C-2”), 34.1 (C-2’ or C-18 or C-2”), 33.9 (C-2’ or C-18 or C-2”), 31.0 (C-24), 27.9 (C-23), 27.1 (C-27), 20.1 (Me-12), 19.7 (Me-4), 18.2 (C-6”), 17.5 (C-6’), 17.3 (Me-24), 14.9 (Me-14), 12.2 (Me-26), 11.9 (Me-27)。
实施例 3    4”, 5-二(烯丙氧基羰基氧基)-23-脱氧-甲基磺酰腙基-阿维菌素B2的制备 
Figure 2013102972431100002DEST_PATH_IMAGE003
 合成方法步骤和实例1的 4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙)-阿维菌素B2合成方法相同,将对甲苯磺酰肼(TsNHNH2)替换成甲基磺酰肼(MsNHNH2),得到4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-甲基磺酰腙-阿维菌素B2。液质分析LC-MS [M+H]+ 1149, lH NMR (CDCl3, 200Hz) 5.68 (m, 1H ), 5.45 (m, lH),5.23(m, 4H), 5.02 (m, lH), 4.83 (m, 5H), 4.67 (m, 2H), 4.36 (br d, J = 6.1, lH), 4.00 (m, lH), 3.97 (m, lH), 3.96 (br s, lH), 3.89 (m, 2H), 3.86 (m, lH), 3.75 (m, lH), 3.56 (m, lH), 3.51 (m, lH), 3.43 (s, 3H), 3.45 (s, 3H), 3.22 (m, 2H), 3.25 (m, lH), 2.90 (m, lH), 2.50 (s, 3H), 2.53 (m, lH), 2.30-2.26 (m, 3H), 2.22 (dd, J = 12.7, 5.0, lH), 2.00-1.90 (m, 2H), 1.88 (br s, 4H), 1.80(m, 2H), 1.76 (m, lH), 1.60-1.46 (m, 6H), 1.48 (br s, 3H), 1.35 (d, J = 6.7,3H), 1.23(d, J =6.2, 3H), 1.16(d, J =7.0, 3H), 1.00 (m, 10H)。分析LC-MS [M+H]+:1149,  4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-甲基磺酰腙-阿维菌素B2a的M+H计算值:1149。
实施例4  伊维菌素的制备 
在惰性气体(氩气)气氛中,将实例3中所得的4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-甲基磺酰腙 -阿维菌素B2 (9.8 g)加入到100ml醋酸仲丁酯中,加入0.2g 三苯基膦和0.1g Pd(OAc)2, 加热至25oC,分三次加入0.5g NaBH4,搅拌反应1小时后加入10 ml甲醇,25oC搅拌反应5小时。加热到50oC继续搅拌反应 8小时。加入5%醋酸水溶液20ml洗涤反应液,再用NaHCO3水溶液洗涤反应液,减压脱溶剂后在乙醇中结晶得 6.7g白色伊维菌素结晶。用HPLC外标法分析22,23-二氢阿维菌素B1含量97.3% ((其中22,23-二氢B1a 96.0%,22,23-二氢B1b 1.3%)。
实施例5  伊维菌素的制备 
在惰性气体(氩气)气氛中,将实例1中所得的4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙)-阿维菌素B2 (10.5 g)加入到100ml醋酸仲丁酯中,加入0.2g 三苯基膦3 和0.15g 氯化钯, 加热至25oC分三次加入0.5g NaBH4,搅拌1小时后加入10 ml甲醇,25oC搅拌5小时。继续加热到50oC,搅拌反应8小时。用5%醋酸水溶液20ml洗涤反应液,再用NaHCO3水溶液洗涤反应液,减压脱溶剂后在乙醇中结晶得 6.9g白色伊维菌素结晶。用HPLC外标法分析22,23-二氢阿维菌素B1含量98.3% (其中22,23-二氢B1a 95.0%,22,23-二氢B1b 1.3%)。
实施例6  伊维菌素的制备 
在惰性气体(氩气)气氛中,将实例1中所得的4”, 5-二(烯丙氧羰基氧)-23-脱氧-(4-甲基苯磺酰腙) -阿维菌素B2 (10.5 g)加入到 100ml醋酸仲丁酯中,加入0.5g 10%钯/碳催化剂, 加热至25oC分三次加入0.5g NaBH4,搅拌1小时后加入10 ml甲醇,25oC搅拌反应5小时。继续加热到50oC,搅拌反应8小时。过滤回收钯/碳催化剂,用5%醋酸水溶液20ml洗涤醋酸仲丁酯用溶液,再用NaHCO3水溶液洗涤,减压脱溶剂到后在乙醇中结晶得7.1g白色伊维菌素结晶。用HPLC外标法分析22,23-二氢阿维菌素B1含量97.5% (其中22,23-二氢B1a 96.0%,22,23-二氢B1b 1.5%)。

Claims (9)

1.一种伊维菌素的制备方法,以阿维菌素B2组分为原料,通过还原脱阿维菌素B2 的23-位磺酰腙来制备, 步骤如下:
(1)惰性溶剂中,有机碱存在下,氯甲酸烯丙酯和阿维菌素B2反应生成4”和5-位碳酸烯丙酯来保护阿维菌素B2的4”和5-位的两个羟基;反应温度为-40~40oC,反应时间为 1~10小时;所述有机碱的量为阿维菌素B2摩尔数的2~6倍,氯甲酸烯丙酯的量为阿维菌素B2摩尔数的2~6倍;
(2)在有机碱存在下,用二甲基亚砜和氧化剂将步骤(1)中生成的4”和5-位保护的阿维菌素B2的23-位羟基氧化为酮羰基,反应温度为-40~30℃,反应时间3~20h;所述氧化剂的量为4”和5-位保护的阿维菌素B2摩尔数 的1~6倍;用浓度为1~5%的磷酸及碱调节反应液到最终pH值到6~8,分去水相,减压脱溶得到阿维菌素B23-位酮化合物;
(3)在醇溶液中,有机磺酰肼与步骤(2)中生成的阿维菌素B23-位酮化合物反应生成阿维菌素B23-位磺酰腙;反应温度:20~80℃,反应时间:1~24h;所述有机磺酰肼的用量为阿维菌素B23-位酮化合物摩尔数 的1~6倍;
(4)在惰性溶剂中,在钯催化剂存在下,用硼氢化物为还原剂,加入醇的条件下, 还原脱去阿维菌素B23-位的磺酰腙,同时脱去4”和5-位的保护,经结晶得到伊维菌素;反应温度为0~60oC,反应时间为1~20小时,硼氢化物的用量为阿维菌素B23-位磺酰腙摩尔数 的0.5~3倍;所述醇的加入量为惰性溶剂体积的2~20%;
步骤(1)~(4)的反应均在常压下、惰性气体的气氛中进行。
2.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(1)和步骤(4)所述惰性溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、醋酸仲丁酯、二甲基亚砜或二甲基甲酰胺;步骤(1)所述有机碱为吡啶、4-二甲氨基吡啶、三甲胺、 三乙胺、三丁胺或四甲基乙撑二胺。
3.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(2)所述的氧化剂为草酰氯、三氟醋酸酐,苯氧基磷酰氯, 苯基磷酰氯, 对甲苯基磷酰氯或二环己基碳二亚胺。
4.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(3)所述有机磺酰肼为烷基磺酰肼和芳香基磺酰肼;所述烷基磺酰肼特为C1-C10烷基磺酰肼,包括甲基磺酰肼、乙基磺酰肼、丙基磺酰肼或丁基磺酰肼;所述芳香基磺酰肼为邻甲苯磺酰肼、间甲苯磺酰肼,对甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、萘磺酰肼、3-吡啶磺酰肼或4-吡啶磺酰肼。
5.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(4)所述钯催化剂为钯盐、含钯络合物或含钯多空载体;所述钯盐为醋酸钯或氯化钯,所述含钯络合物为Pd2(dba)3,所述含钯多空载体为钯-碳催化剂、钯-氧化铝催化剂、钯-氧化硅催化剂或钯-分子筛催化剂。
6.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(4)所述的硼氢化物还原剂为BH3、B2H6、(RO)2BH (R为烷基)、 NaBH4 、NaBH3CN或NaB(OAc)3H。
7.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(3)和步骤(4)中所述的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇,或上述任何两种醇的混合溶液。
8.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:所述惰性气体为氩气,氦气或氮气。
9.根据权利要求1所述的伊维菌素的制备方法,其特征是:步骤(3)生成的阿维菌素B23-位磺酰腙从乙醇中结晶得到;步骤(4) 所述的伊维菌素在乙醇中结晶得到。
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