CN103739536A - 一种二芳基双硒醚化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二芳基双硒醚化合物的合成方法,所述合成方法包括在碱和N-卤代丁二酰亚胺的存在下,于40-80℃下,芳基硼酸与单质硒(Se)发生反应而制得了二芳基双硒醚化合物。本发明的所述合成方法具有诸多优点,如温度低、进程易于控制、反应时间短、产物收率和纯度高等,具有良好的科研价值和工业化前景。
Description
技术领域
本发明提供了一种硒醚类化合物的合成方法,更具体而言,提供了一种二芳基双硒醚的合成方法,属于有机化学合成领域。
背景技术
作为一种微量元素,硒是生物体内的多种代谢及生理活动所必需的,其对人体健康具有多种特殊的功能,被誉为“生命的火种”和“抗癌之王”。
大量的科学研究表明,许多有机硒类化合物不仅具有抗病毒、抗肿瘤以及治疗神经系统方面疾病的作用,而且还具有抗炎、抗衰老、防治心血管疾病及预防肝部疾病等生化和药理作用。例如Ebselen(依布硒林)和Selenazofurin(硒唑呋喃)便是两个正在进行临床研究的代表性药物。此外,有机硒类化合物还可用作有机合成反应中的重要中间体、手性配体和功能材料等。因此,有机硒类化合物业已成为当前有机化学、药物化学和材料科学研究的热点之一。
目前,人们研发了大量的合成双硒醚化合物的方法。
Alain Krief等人(“Reaction of Organic Selenocyanates withHydroxides:The One-Pot Synthesis of Dialkyl Diselenides from AlkylBromides”,Angew.Chem.Int.Ed.,2000,39(9),1669-1672)公开了一种制备芳基或烷基双硒醚的方法:R-Se-CN与M-OR’反应,首先生成R-Se-M,然后R-Se-M与R-Se-CN反应或与氧气反应而得到R-Se-Se-R,其中R为芳基或烷基,R’为甲基或乙基,M为Na或K。
Yaming Li等人(“A highly efficient method for thecopper-catalyzed selective synthesis of diaryl chalcogenides from easilyavailable chalcogen sources”,Eur.J.Org.Chem.,2011,,7331-7338)中公开了制备芳基双硒醚的方法:碘代苯与Se在CuI催化下和碱性物质碳酸钾存在下,于至少90℃的温度下反应,得到二苯基双硒醚。
Daniel Plano等人(“Selenocyanates and diselenides:a new class ofpotent antileishmanial agents”,European journal of medicinalchemistry,2011,46,3315-3323)中公开了制备芳基双硒醚的方法:Na2Se2与对甲氧基苄氯反应,或者Ar-(CH2)n-SeCN与硼氢化钠反应,都可得到Ar-(CH2)n-Se-Se-(CH2)n-Ar。
Giancarlo V.Botteselle等人(“Microwave-assisted one-potsynthesis of symmetrical diselenides,ditellurides and disulfides fromorganoyl iodides and elemental chalcogen catalyzed by CuOnanoparticles”,Journal of molecular catalysis A:Chemical,2012,365,186-193)中公开了制备双硒醚的方法:在微波辅助、纳米CuO催化和KOH存在下,90℃下Se与R-X反应而得到R-Se-Se-R。其中R为芳基、烷基或杂芳基,X为碘。
Devender Singh等人(“An efficient one-pot synthesis ofsymmetrical diselenides or ditellurides from halides with CuOnanopowder/Se0or Te0/Base”,Organic letters,2010,12(15),3288-3291)中公开了制备双硒醚的方法:在纳米CuO催化和KOH存在下,90℃下,R-X与Se反应而得到R-Se-Se-R。其中R为芳基、烷基或杂芳基,X为氯或溴。
Nobukazu Taniguchi(“Copper-catalyzed chalcogenation of aryliodides via reduction of chalcogen elements by aluminum ormagnesium”,Tetrahedron,2012,68,10510-10515)中公开了制备双硒醚的方法:在CuI-bpy催化和碱存在下,使用Mg或Al进行还原,于110℃下Ar-I与Se反应而得到Ar-Se-Se-Ar。其中Ar为苯基、2(4)-甲基苯、4-氨基(氯、溴、甲氧基)苯等。
Sanjio S.Zade等人(“Synthesis of diaryl selenides using the in situreagent SeCl2”,Tetrahedron Letters,2005,46,665-669)中公开了制备二芳基双硒醚的方法:首先用溴代芳基化合物与Mg反应得到格氏试剂,然后该格氏试剂再与SeCl2反应,而得到二芳基双硒醚。
Alain Krief等人(“Chemoselective reduction of organoselenocya-nates to diselenides”,Tetrahedron Letters,1997,38(17),3079-3080)中公开了制备双硒醚的多种方法:1、R-Se-CN与LiEt3BH反应,然后氧气氧化,而得到R-Se-Se-R;2、R-Se-H或R-Se-Na与R-Se-CN反应,而得到R-Se-Se-R;3、X-(CH2)5-Se-CN与NaH反应,得到(X-CH2)5-Se)2。其中,R可为苯基、1-丁基、2-丙基等。
如上所述,虽然现有技术中公开了多种制备二芳基双硒醚的方法,但这些方法均存在一定的缺陷,例如使用极度活泼的格氏试剂、反应温度较高、需要纳米形态催化剂等,这些均易引起副反应和官能团兼容性变差等问题。
基于上述原因,探索高效、温和、简便和官能团兼容性好的合成有机硒类化合物,尤其是二芳基双硒醚化合物的新方法仍具有重要的意义,仍存在继续进行研究和探索的必要,这也正是本发明得以完成的基础和动力所在。
发明内容
为了克服上述所指出的诸多缺陷,寻求合成二芳基双硒醚化合物的全新和简单方法,本发明人进行了深入的研究,在付出了大量的创造性劳动后,从而完成了本发明。
具体而言,本发明的技术方案和内容涉及下式(I)所示的二芳基双硒醚化合物的合成方法,所述合成方法包括在碱化合物和N-卤代丁二酰亚胺的存在下,式(II)芳基硼酸与单质硒(Se)发生反应,制得了二芳基双硒醚化合物,
Ar-Se-Se-Ar Ar B(OH)2
(I) (II)
其中Ar为下述式(III)或(IV),
R1-R11各自独立地选自H、C1-C6烷基、C1-C6烷硫基、C2-C6烯基、C1-C6烷氧基、卤素、卤代C1-C6烷基、卤代C1-C6烷氧基或苯基。
其中的折线表示在式(I)中与Se相连或在式(II)中与硼酸根相连接。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,C1-C6烷基的含义是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基,其包括了C1烷基、C2烷基、C3烷基、C4烷基、C5烷基或C6烷基,非限定性地例如可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基或正己基等。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,C2-C6烯基的含义是指具有2-6个碳原子的直链或支链烯基,例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基等。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,C1-C6烷硫基是指上述定义的“C1-C6烷基”与S原子相连后的基团。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,C1-C6烷氧基是指上述定义的“C1-C6烷基”与O原子相连后的基团。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,卤素或卤代的含义是指卤族元素,非限定地例如可为F、Cl、Br或I。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,卤代C1-C6烷基的含义是指被卤素取代的上述定义的“C1-C6烷基”,非限定性地例如为三氟甲基、五氟乙基、二氟甲基、氯甲基等。
在本发明的所述合成方法中,除非另有规定,自始至终,卤代C1-C6烷氧基的含义是指被卤素取代的上述定义的“C1-C6烷氧基”,非限定性地例如为三氟甲氧基、五氟乙氧基、二氟甲氧基、氯甲氧基等。
在本发明的所述合成方法中,所述碱化合物为有机碱、无机碱或两者的混合物,所述有机碱可为胺化合物、碱金属醇盐等中的任何一种或多种的混合物,所述胺化合物例如可为三乙基胺、吡啶或醇胺化合物中的任何一种或多种的混合物,所述醇胺化合物例如可为甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺等中的任何一种或多种的混合物;所述碱金属醇盐例如可为甲醇钠、乙醇钠、正丁醇钾等中的任何一种或多种的混合物;无机碱可为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或两者的混合物,非限定性地例如可为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠等中的任何一种或多种的混合物。
作为一种具体例举,所述碱化合物为吡啶、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、三乙基胺、甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、甲醇钠、乙醇钠、正丁醇钾中的任何一种或多种的混合物。
所述碱化合物最优选为吡啶。
在本发明的所述合成方法中,所述N-卤代丁二酰亚胺例如可为N-氯代丁二酰亚胺、N-溴代丁二酰亚胺或N-碘代丁二酰亚胺。优选为N-溴代丁二酰亚胺。
在本发明的所述合成方法中,进行反应的反应溶剂可为四氢呋喃(THF)、1,2-二氯乙烷、1,4-二氧六环、二甲基亚砜(DMSO)、正己烷、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、2-甲基呋喃、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙醚、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、丙酮等中的任意一种或多种。
在本发明的所述合成方法中,式(II)芳基硼酸与单质硒的摩尔比为1:1-2,非限定性地例如可为1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9或1:2。
在本发明的所述合成方法中,式(II)芳基硼酸与N-卤代丁二酰亚胺的摩尔比为1:0.5-1.5,非限定性地例如可为1:0.5、1:0.7、1:0.9、1:1.1、1:1.2或1:1.5。
在本发明的所述合成方法中,式(II)芳基硼酸与碱化合物的摩尔比为1:1.5-3,非限定性地例如可为1:1.5、1:2、1:2.5或1:3。
在本发明的所述合成方法中,反应温度为40-80℃,非限定性地例如可为40℃、50℃、60℃、70℃或80℃。
在本发明的所述合成方法中,反应时间并无特别的限定,例如可通过液相色谱或TLC检测原料的残留量多少而确定合适的反应时间,其通常为8-16小时,非限定性地例如为8小时、10小时、12小时、14小时或16小时。
在本发明的所述合成方法中,所述反应的气氛环境并无特别的限定,例如可在空气氛围中进行反应。
在本发明的所述合成方法中,作为一种某些要素选择优选实施方式的举例,可如下:
所述N-卤代丁二酰亚胺为N-溴代丁二酰亚胺,和/或
所述碱化合物为吡啶。
在本发明的所述合成方法中,作为Ar基团的选择方式列举,作为一种示例性例举,Ar可为苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对苯基苯基(即联苯-4-基)、对氟苯基、1-萘基、邻甲苯基、对甲硫基苯基、2,4,6-三甲苯基、间甲氧基苯基。
在本发明的所述合成方法中,反应结束后的后处理可采用有机合成领域中的任何公知的常规处理手段,例如结晶、重结晶、柱色谱提纯、萃取等中的任何一种处理手段或多种处理手段的组合。作为一种例举性的后处理手段,例如可为:反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,柱层析过程可使用TLC跟踪监控而确定合适的洗脱终点。
综上所述,在碱化合物和N-卤代丁二酰亚胺的存在下,式(II)芳基硼酸化合物与单质硒(Se)可发生反应而一步制得二芳基双硒醚化合物。所述方法具有反应简单、产物收率和纯度较高等诸多优点,并具有良好的底物适配性,是二芳基双硒醚化合物的新颖合成方法,为该类化合物的制备提供了新的合成路线,具有良好的研究价值和工业应用前景。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明,但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明,并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定,更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1:二苯基双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂THF,然后依次加入10mmol(II)化合物、10mmol单质硒、5mmol N-溴代丁二酰亚胺和15mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于40℃下搅拌反应16小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为98.7%,纯度为99.8%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.64-7.62(m,4H),7.26-7.29(m,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ131.5(2C),130.9(4C),129.2(4C),127.7(2C)。
实施例2:二(对甲基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂1,2-二氯乙烷,然后依次加入10mmol(II)化合物、12.5mmol单质硒、10mmol N-溴代丁二酰亚胺和20mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于50℃下搅拌反应14小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为97.6%,纯度为99.2%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.49-7.53(m,4H),7.08-7.11(d,4H),2.37(s,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ137.9(2C),132.3(4C),129.9(4C),127.7(2C),21.1(2C)。
实施例3:二(对甲氧基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂1,4-二氧六环,然后依次加入10mmol(II)化合物、15mmol单质硒、15mmol N-溴代丁二酰亚胺和25mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于60℃下搅拌反应12小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为84.7%,纯度为98.6%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.48-7.51(m,4H),6.81(m,4H),3.81(s,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ160.1(2C),135.4(4C),122.0(4C),114.7(2C),55.3(2C)。
实施例4:二(4-联苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂DMSO,然后依次加入10mmol(II)化合物、17.5mmol单质硒、6mmol N-溴代丁二酰亚胺和30mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于70℃下搅拌反应10小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为97.7%,纯度为99.4%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.68-7.73(m,4H);7.55-7.59(m,4H),7.49-7.52(m,4H),7.43-7.45(m,4H),7.36-7.39(m,2H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ140.9(2C),140.3(2C),133.6(4C),132.2(4C),128.8(4C),127.9(4C),127.7(2C),127.0(2C)。
实施例5:二(对氟苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂正己烷,然后依次加入10mmol(II)化合物、20mmol单质硒、14mmol N-溴代丁二酰亚胺和15mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于80℃下搅拌反应8小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为98.6%,纯度为99.7%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.53-7.56(m,4H),6.96-6.99(m,4H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ162(2C),134.8(4C),125.6(4C),116.3(2C)。
实施例6:二(萘-1-基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂甲苯,然后依次加入10mmol(II)化合物、18mmol单质硒、5mmol N-溴代丁二酰亚胺和20mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于40℃下搅拌反应15小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为72.5%,纯度为98.2%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.20-8.24(m,2H),7.80-7.83(m,4H),7.76-7.80(m,2H),7.47-7.52(m,2H),7.40-7.43(m,2H),7.27-7.29(m,2H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ134.1(2C),134.0(2C),133.9(2C),130.1(2C),129.8(2C),128.5(2C),127.9(2C),126.6(2C),126.3(2C),125.6(2C)。
实施例7:二(邻甲基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂二甲苯,然后依次加入10mmol(II)化合物、16mmol单质硒、10mmol N-溴代丁二酰亚胺和28mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于50℃下搅拌反应13小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为93.7%,纯度为98.9%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.63-7.66(m,2H),7.17-7.18(m,4H),7.09-7.11(m,2H),2.45(s,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ138.8(2C),132.7(2C),130.9(2C),129.9(2C),128.0(2C),126.8(2C),22.2(2C)。
实施例8:二(对甲硫基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂DMF,然后依次加入10mmol(II)化合物、14mmol单质硒、8mmol N-溴代丁二酰亚胺和15mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于60℃下搅拌反应11小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为80.5%,纯度为98.3%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.50(d,J=10Hz,4H),7.13(d,J=10Hz,4H),2.47(s,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ139.2(2C),133.0(4C),127.2(4C),126.9(2C),15.6(2C)。
实施例9:二(2,4,6-三甲基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂乙腈,然后依次加入10mmol(II)化合物、12mmol单质硒、15mmol N-溴代丁二酰亚胺和25mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于70℃下搅拌反应9小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为85.6%,纯度为98.4%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,500MHz):δ6.83(s,4H),2.26(s6H),2.23(s,12H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ143.6(4C),139.9(2C),128.8(2C)128.3(4C),24.1(2C),21.0(4C)。
实施例10:二(间甲氧基苯基)双硒醚的合成
在干燥洁净的反应器中,加入50ml溶剂2-甲基呋喃,然后依次加入10mmol(II)化合物、10mmol单质硒、15mmol N-溴代丁二酰亚胺和15mmol吡啶,将反应体系在空气氛围下于80℃下搅拌反应8小时。
反应结束后,将反应体系冷却至室温,然后用旋转蒸发仪旋蒸以从反应结束后得到的混合物中除去溶剂,残留物过300-400目硅胶柱层析进行提纯而得到目标产物,产率为87.8%,纯度为97.7%(HPLC)。
核磁共振:1H NMR(CDCl3,300MHz):δ7.37-7.36(m,2H),7.20-7.16(m,6H),3.71(s,6H);
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ159.8(2C),133.0(2C),130.0(2C),123.2(2C),116.1(2C),115.0(2C),55.5(2C)。
由上述实施例1-10可看出,当采用本发明的所述方法时,在碱化合物和N-卤代丁二酰亚胺的存在下,能够由单质硒与芳基硼酸而一步得到通式(I)的二芳基双硒醚化合物。
实施例11-20
除将其中的吡啶替换为如下的碱外,以与实施例1-10相同的方式而分别实施了实施例11-20,所使用碱、实施例对应关系和相应产物的收率如下表所示。
由上表可看出,当使用其它碱化合物时,同样能够得到相应产物,但产率要显著低于吡啶时的产率,这证明吡啶对于该反应具有突出的促进作用。
综上所述,由上述所有实施例可明确看出,当采用本发明的方法时,能够顺利由单质硒和芳基硼酸化合物以高收率和高纯度而得到目的产物二芳基双硒醚化合物,是一种非常有工业应用前景的全新合成方法,为二芳基双硒醚化合物的高效快捷合成提供了全新的合成路线。
应当理解,这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外,也应理解,在阅读了本发明的技术内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型,所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (10)
2.如权利要求1所述的合成方法,其特征在于:
所述碱化合物为有机碱、无机碱或两者的混合物。
3.如权利要求2所述的合成方法,其特征在于:
所述有机碱为胺化合物、碱金属醇盐中的任何一种或多种的混合物;所述无机碱为碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐或两者的混合物。
4.如权利要求3所述的合成方法,其特征在于:
所述碱化合物为吡啶、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、三乙基胺、甲醇胺、单乙醇胺、二乙醇胺、甲醇钠、乙醇钠、正丁醇钾中的任何一种或多种的混合物。
5.如权利要求1-4任一项所述的合成方法,其特征在于:
所述碱化合物为吡啶。
6.如权利要求1-5任一项所述的合成方法,其特征在于:
式(II)芳基硼酸与单质硒的摩尔比为1:1-2。
7.如权利要求1-6任一项所述的合成方法,其特征在于:
式(II)芳基硼酸与N-卤代丁二酰亚胺的摩尔比为1:0.5-1.5。
8.如权利要求1-7任一项所述的合成方法,其特征在于:
式(II)芳基硼酸与碱化合物的摩尔比为1:1.5-3。
9.如权利要求1-8任一项所述的合成方法,其特征在于:
所述合成方法的反应温度为40-80℃ 。
10.如权利要求1-9任一项所述的合成方法,其特征在于:
所述合成方法的反应时间为8-16小时。
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