CN105481806A - 含砜基五元环化合物的合成方法及应用 - Google Patents
含砜基五元环化合物的合成方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于有机药物合成技术领域,公开了一种含砜基五元环化合物的合成方法及应用。所述合成方法为:在反应管中,加入底物和亚磺酸钠盐,加入含银催化剂、氧化剂、溶剂及无机酸,搅拌反应,加入水,用萃取液萃取,合并有机相,干燥,过滤,减压蒸去溶剂,柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物。本发明的合成方法操作安全简单,并且原料制备简单廉价,从水分子中获取一个氢原子,原子经济性高,环境友好;并且本发明合成的含砜基五元环在有机药物合成中具有潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明属于有机药物合成技术领域,具体涉及一种含砜基五元环化合物的合成方法及该含砜基五元环化合物的应用。
背景技术
有机砜化合物是农业化学以及药物化学中重要的中间体,其独特的结构性质在近年来受到高度的关注,尤其是具有药物及生物活性的砜基有机分子合成更是有机药物合成领域的研究热点,如anti-HIV-1,SR33805oxalate。根据文献报道,在有机骨架中引入砜基基团,往往是通过过渡金属(如Pd,Cu,Fe等)催化偶联构建Csp2-S或者Csp3-S来实现(P.Vogel,etal.Chem.Eur.J.2005,11,2633;H.Jiang,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,4205)。但其中砜基源往往是磺酰肼或者磺酰氯,其环境污染性较高,而以绿色易得的亚磺酸钠盐作为砜基源的例子较少。
另一方面,五元环的内酯化合物及其衍生物是一类重要的具有生物活性的分子骨架,存在于天然产物与人工合成分子当中(H.Jiang,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,7219;D.Devalankar,etal.Org.Biomol.Chem.2013,11,1280;G.M.Tener,etal.J.Am.Chem.Soc.1953,75,3623)。据报道,关于五元环的内酯化合物合成,可通过过渡金属(如铜,金,钌,铑,钯)催化的方法有效实现,并且所合成的五元环骨架的途径也不尽相同(T.Tsujihhara,etal.J.Am.Chem.Soc.2009,131,3452;H.Jiang,etal.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,7219;M.Groll,etal.J.Am.Chem.Soc.2008,130,14981)。而以银作为催化剂通过自由基对1,6-烯炔烃加成环化的串连反应构建含Csp2-S的五元环内酯化合物,尚未有文献报道,并且该方法具有高效,便捷,底物范围广等特点。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种含砜基五元环化合物的合成方法。本发明的合成方法操作安全简单,并且原料制备简单廉价,从水分子中获取一个氢原子,原子经济性高,环境友好;并且本发明合成的含砜基五元环化合物在有机药物合成中具有潜在应用价值。
本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的含砜基五元环化合物的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种含砜基五元环化合物的合成方法,具体包括以下步骤:
在反应管中,加入底物和亚磺酸钠盐,加入含银催化剂、氧化剂、溶剂及无机酸,搅拌反应,加入水,用萃取液萃取,合并有机相,干燥,过滤,减压蒸去溶剂,柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物。
所述水与底物的用量比为(4~8)mL:0.4mmol;所述萃取液为乙酸乙酯;所述干燥是指采用干燥剂进行干燥,温度为室温,干燥时间为10~15min。
所述底物的结构式如下式所示:
其中,R1为4-氯苯基,4-氟苯基,2-氟苯基,2-氯苯基,4-乙基苯基,3-甲基苯基,3-溴苯基,3-氯苯基,3-氟苯基,苯基,甲基,正丁基或噻吩;R2为甲基或乙基。
所述亚磺酸钠盐的结构式如下式所示:
R3-SO2Na;
R3为4-叔丁基苯基,4-氟苯基,4-三氟甲基苯基,2,5-二甲基苯基,苯基,4-三氟甲氧基苯基,2,5-二甲氧基苯,甲基或环丙基。
所述亚磺酸钠盐与底物的摩尔比为(1-2.5):1。
所述含银催化剂为硝酸银,碳酸银或氧化银;所述含银催化剂与底物的摩尔比为(0.05-0.3):1。
所述氧化剂为过硫酸钾,过硫酸钠或醋酸碘苯;所述氧化剂与底物的摩尔比为(1-2.5):1。
所述溶剂为乙腈或1,2-二氯乙烷,所述溶剂与底物的体积摩尔比为(2-6)mL:0.4mmol。
所述无机酸为稀硝酸或稀盐酸,所述无机酸的浓度为0.4mol/L;无机酸与底物的体积摩尔比为(0.2~0.4)mL:0.4mmol。
所述反应温度为60-90℃。
所述反应时间为6-12小时。
所述柱层析的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,石油醚和乙酸乙酯体积比为(2~5):1。
本发明所制备的含砜基的五元环化合物用于有机药物的合成。
本发明的反应方程式如下所示:
其中,R1为4-氯苯基,2-氟苯基,4-乙基苯基,3-甲基苯基,3-溴苯基,苯基,甲基,正丁基或噻吩;R2为甲基或乙基;R3为4-叔丁基苯基,4-氟苯基,4-三氟甲基苯基,2,5-二甲基苯基,苯基,4-三氟甲氧基苯基,2,5-二甲氧基苯,甲基或环丙基。
本发明的原理是以带有官能团的1,6-烯炔和亚磺酸盐为原料,在银,氧化剂及无机酸的共同作用下,经历亚磺酸钠在银盐作用下产生自由基中间体,与烯烃加成后,亲核进攻被同时银盐配位活化的炔烃,环化质解,通过一系列串联反应一步合成含砜基的五元环内酯化合物。由于该方法使用了简单易得的亚磺酸钠盐作为砜基源,并且以廉价的银盐作为催化剂,氧化剂温和对环境无污染,构建了具有功能性的含砜基的五元环,该方法具有创新性以及原子经济性,条件温和,操作安全,因而具有潜在的实用价值。
本发明相对于现有的技术,具有以下优点及效果:
本发明以简单易得的亚磺酸钠盐作为砜基源,并且以廉价的银盐作为催化剂,氧化剂温和对环境无污染,构建了具有功能性的含砜基的五元环,该方法条件温和,操作安全,具有原子经济性,环境友好,因而具有良好的工业应用前景;并且本发明制备的含砜基五元环在有机药物的合成中具有潜在的实用价值。
附图说明
图1是实施例1所得含砜基五元环化合物的氢谱图;
图2是实施例1所得含砜基五元环化合物的碳谱图;
图3是实施例2所得含砜基五元环化合物的氢谱图;
图4是实施例2所得含砜基五元环化合物的碳谱图;
图5是实施例2所得含砜基五元环化合物的氟谱图;
图6是实施例7所得含砜基五元环化合物的氢谱图;
图7是实施例7所得含砜基五元环化合物的碳谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式和适应的底物不限于此。
实施例1
在反应管中加入0.4毫摩尔3-苯基丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银,0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm的转速搅拌反应12小时,停止搅拌,加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率77%。
实施例1所得含砜基的五元环化合物的结构表征数据如下所示:
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J=7.8Hz,2H),7.71(s,1H),7.63(t,J=7.3Hz,1H),7.52(t,J=7.6Hz,2H),7.41–7.36(m,3H),7.31–7.28(m,2H),4.51(dd,J=173.9,9.6Hz,2H),3.36(dd,J=146.2,14.5Hz,2H),1.67(s,3H);氢谱图如图1所示。
13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.6,140.5,139.7,134.0,133.2,132.5,129.5,129.4,129.1,128.7,127.4,76.3,60.8,41.9,24.6;碳谱图如图2所示;
νmax(KBr)/cm-13628,3111,2925,1753,1641,1524,1310,1146.
HRMS(ESI)CalcdforC19H18O4S:[M]+Na=365.0818,Found:365.0823.
经以上数据推断得到如下结构:
(即)。
实施例2
在反应管中加入0.4毫摩尔3-苯基丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔4-氟苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在80℃下,以700rpm的转速搅拌反应6小时,停止搅拌,加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥12分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为4:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率74%。
实施例2所得产物的结构表征数据如下所示:
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.78–7.73(m,2H),7.72(s,1H),7.43–7.36(m,3H),7.32–7.27(m,2H),7.18(t,J=8.3Hz,2H),4.51(dd,J=174.6,9.6Hz,2H),3.34(dd,J=130.3,14.4Hz,2H),1.68(s,3H);氢谱图如图3所示。
13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.6,165.9(d,J=257.4Hz),139.8,136.6,133.3,132.4,130.4(d,J=9.7Hz),129.6,129.2,128.8,116.8(d,J=22.7Hz),76.2,61.1,42.0,24.8;碳谱图如图4所示;
19FNMR(376MHz,CDCl3)δ-102.45(s);氟谱图如图5所示;
νmax(KBr)/cm-13692,3114,2984,2766,1754,1639,1525,1480,1320,1144.
HRMS(ESI)CalcdforC19H17FO4S:[M]+Na=383.0724,Found:383.0728
经以上数据推断得到如下结构:
(即)。
实施例3
在反应管中加入0.4毫摩尔3-苯基丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔4-三氟甲氧基苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在80℃下,以700rpm的转速搅拌反应10小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为3:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率66%。
实施例3所得产物的结构表征数据如下所示:
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J=8.8Hz,2H),7.71(s,1H),7.42–7.36(m,3H),7.33(s,1H),7.32–7.28(m,3H),4.51(dd,J=184.3,9.6Hz,2H),3.37(dd,J=113.9,14.5Hz,2H),1.68(s,3H).
13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.6,153.1,139.9,138.6,133.2,132.2,131.0,130.0,129.6(d,J=6.1Hz),129.6,129.1,128.7,76.2,60.9,41.9,24.7.
19FNMR(376MHz,CDCl3)δ-57.69(s).
νmax(KBr)/cm-13690,3111,2983,2767,1755,1640,1525,1256,1150.
HRMS(ESI)CalcdforC20H17F3O5S:[M]+Na=449.0641,Found:449.0644。
根据以上数据推断所得产物的结构如下所示:
实施例4
在反应管中加入0.4毫摩尔3-苯基丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔2,5-二甲氧基苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm的转速搅拌反应11小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率54%。
实施例5
在反应管中加入0.4毫摩尔3-苯基丙炔酸丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔甲基亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在70℃下,以700rpm的转速搅拌反应10小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为2:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率87%。
实施例6
在反应管中加入0.4毫摩尔3-(3-甲基苯基)丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm的转速搅拌反应12小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为4:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率60%。
实施例6所得产物的结构表征数据如下所示:
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.76(d,J=7.6Hz,2H),7.69(s,1H),7.64(t,J=7.3Hz,1H),7.53(t,J=7.5Hz,2H),7.32–7.25(m,1H),7.20(d,J=7.5Hz,1H),7.11(s,2H),4.51(dd,J=167.4,9.6Hz,2H),3.39(dd,J=167.8,14.5Hz,2H),2.35(s,3H),1.67(s,3H).
13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.8,140.7,140.0,138.6,134.0,133.2,132.3,130.4,130.0,129.5,128.6,127.4,126.2,76.4,61.0,41.9,24.6,21.4.
νmax(KBr)/cm-13690,3110,2982,2770,1754,1641,1525,1478,1311,1146.
HRMS(ESI)CalcdforC20H20O4S:[M]+Na=379.0975,Found:379.0974。
根据以上数据推断所得产物的结构如下所示:
实施例7
在反应管中加入0.4毫摩尔2-丁炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔苯亚磺酸钠、0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾、4毫升乙腈和0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm的转速搅拌反应12小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为2:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率65%。
实施例7所得产物的结构表征数据如下所示:
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.89(d,J=7.4Hz,2H),7.69–7.63(m,1H),7.57(t,J=7.6Hz,2H),6.20(q,J=7.3Hz,1H),4.42(dd,J=236.8,9.7Hz,2H),3.37–3.10(m,2H),2.12(d,J=7.3Hz,3H),1.56(s,3H);氢谱图如图6所示。
13CNMR(101MHz,CDCl3)δ168.9,140.7,139.8,134.0,132.6,129.5,127.6,74.6,63.5,42.5,24.7,13.8;碳谱图如图7所示;
νmax(KBr)/cm-13692,3111,2982,2769,1753,1662,1528,1479,1310,1147.
HRMS(ESI)CalcdforC14H16O4S:[M]+Na=303.0662,Found:303.0660.
根据以上数据推断所得产物的结构如下所示:
(即)。
实施例8
在反应管中加入0.4毫摩尔3-噻吩基丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔苯亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在60℃下以700rpm的转速搅拌反应10小时,停止搅拌。加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率52%。
实施例8所得产物的结构表征数据如下所示:
Eisomer+Zisomer1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.91–7.82(m,2H),7.66–7.60(m,2H),7.56–7.51(m,2H),7.42(s,1H),7.21(d,J=5.0Hz,1H),4.53(dd,J=197.5,9.7Hz,2H),3.50(dd,J=195.8,14.6Hz,2H),1.81(s,2.25H),1.69(s,0.25H).
Eisomer13CNMR(101MHz,CDCl3)δ171.0,140.4,134.1,133.2,130.2,129.6,129.5,128.7,127.6,127.5,127.3,76.9,60.2,41.3,23.3.
Zisomer13CNMR(101MHz,CDCl3)δ168.3,140.6,134.7,134.1,134.0,132.8,132.4,130.6,128.5,127.6,125.3,74.5,63.6,43.9,24.5.
νmax(KBr)/cm-13692,3109,2982,2769,1747,1634,1528,1307,1244,1141.
HRMS(ESI)CalcdforC17H16O4S2:[M]+Na=371.0382,Found:371.0385。
根据以上数据推断所得产物的结构如下所示:
实施例9
在反应管中加入0.4毫摩尔3-(2-氟苯基)丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔甲基亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm的转速搅拌反应12小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率67%。
实施例10
在反应管中加入0.4毫摩尔3-(3-溴苯基)丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔甲基亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm转速搅拌反应12小时,停止搅拌;加入4毫升水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率45%。
实施例11
在反应管中加入0.4毫摩尔3-(4-乙基苯基)丙炔酸(2-甲基)烯丙基酯、0.8毫摩尔甲基亚磺酸钠,0.04毫摩尔硝酸银、0.8毫摩尔过硫酸钾,4毫升乙腈,0.25毫升0.4mol/L稀硝酸,在90℃下以700rpm转速搅拌反应12小时,停止搅拌;加入水洗去反应液中的金属盐,用乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,使用0.5克无水硫酸镁在室温下干燥15分钟,过滤,减压蒸去溶剂,再通过柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;所用的柱层析洗脱液为体积比为5:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率74%。
Claims (10)
1.一种含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
在反应管中,加入底物和亚磺酸钠盐,加入含银催化剂、氧化剂、溶剂及无机酸,搅拌反应,加入水,用萃取液萃取,合并有机相,干燥,过滤,减压蒸去溶剂,柱层析分离纯化,得到含砜基五元环化合物;
所述底物的结构式如下式所示:
其中,R1为4-氯苯基,4-氟苯基,2-氟苯基,2-氯苯基,4-乙基苯基,3-甲基苯基,3-溴苯基,3-氯苯基,3-氟苯基,苯基,甲基,正丁基或噻吩;R2为甲基或乙基。
2.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述亚磺酸钠盐的结构式如下式所示:
R3-SO2Na;
R3为4-叔丁基苯基,4-氟苯基,4-三氟甲基苯基,2,5-二甲基苯基,苯基,4-三氟甲氧基苯基,2,5-二甲氧基苯,甲基或环丙基。
3.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述含银催化剂为硝酸银,碳酸银或氧化银中的一种以上;所述氧化剂为过硫酸钾,过硫酸钠或醋酸碘苯。
4.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述亚磺酸钠盐与底物的摩尔比为(1-2.5):1;所述含银催化剂与底物的摩尔比为(0.05-0.3):1;所述氧化剂与底物的摩尔比为(1-2.5):1。
5.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述反应温度为60-90℃;所述反应时间为6-12小时。
6.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述溶剂为乙腈或1,2-二氯乙烷,所述无机酸为稀硝酸或稀盐酸。
7.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述溶剂与底物的体积摩尔比为(2-6)mL:0.4mmol;所述无机酸的浓度为0.4mol/L;所述无机酸与底物的体积摩尔比为(0.2~0.4)mL:0.4mmol。
8.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述水与底物的用量比为(4~8)mL:0.4mmol;所述萃取液为乙酸乙酯;所述干燥是指采用干燥剂进行干燥,温度为室温,干燥时间为10~15min。
9.根据权利要求1所述含砜基五元环化合物的合成方法,其特征在于:所述柱层析分离纯化中柱层析洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,所述石油醚和乙酸乙酯体积比为(2~5):1。
10.根据权利要求1~9任一项所述合成方法得到的含砜基五元环化合物的应用,其特征在于:所述含砜基五元环化合物用于有机药物的合成。
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