CN106316887A - 一种制备异丙烯酮化合物的方法 - Google Patents

一种制备异丙烯酮化合物的方法 Download PDF

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刘才平
徐立炎
周昌兵
雷皇书
邓杰
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Abstract

本发明公开了一种制备异丙烯酮化合物的方法，包括1)将式IV化合物与乙基膦酸酯溶于有机溶剂中，加入乙基膦酸酯活化剂，反应完全后，用淬灭剂终止反应，制得化合物V；2)将式V化合物与甲醛在溶剂中，在碱的存在下发生缩合反应，制得异丙烯酮化合物。该方法简便、高效、成本低廉，适用于工业化生产。

Description

一种制备异丙烯酮化合物的方法
技术领域
本发明属于药物化学领域，具体涉及一种氨取代烷基磷酸酯化合物及其制备方法。
背景技术
2012年7月20日，美国食品与药品管理局（FDA）批准了卡非佐米（Carfilzomib）注射用冻干粉针剂上市，商品名为Kyprolis。该产品是Onyx Pharmaceuticals Inc制药公司开发的蛋白酶抑制剂，用于治疗多发性骨髓瘤患者。
WO2005105827公开了一种卡非佐米的制备方法，其中， (2S)-2-氨基-4-甲基-1-[(2R)-2-甲基环氧乙烷基]-1-戊酮三氟乙酸盐（Ia）是一个关键中间体。
此外，Nat Med. 15(7):781-7和US2007293465A1公开了另一种选择性的免疫蛋白酶体抑制剂ONX-0914 (PR-957)。J Med Chem. 52(9):3028-38公开一种口服生物相容性的抑制剂Oprozomib (ONX-0912)，能抑制20S proteasome（20S蛋白酶体）β5/LMP7的CT-L活性。上述这些蛋白酶体抑制剂的制备，都需要一个共同的关键中间体式Ib化合物。
对于式1a和1b这类环氧化合物的制备，依据WO2009045497，US20050256324，WO2014003203，Chem.-Eur. J. 18(22),6750-6753，US2007293465A1公开的方法，主要采用如下反应式，即是通过式II的异丙烯基酮制备式III的环氧异丙基酮，然后脱保护得到式I化合物，
CN103360348A公开了式II的异丙烯基酮的制备方法，是将2-溴丙烯制备成格氏试剂再与氨基酸的Weinreb酰胺反应制得（反应式见下）。然而2-溴丙烯的活性较低，制备成格氏试剂时，反应相对困难，需要加热，且所需格氏试剂大大过量。WO201418807也公开了一种式II的异丙烯基酮的制备方法，是将2-溴丙烯在锂试剂的存在下与氨基酸的Weinreb酰胺反应制得（反应式如下）。但使用锂试剂时，需要用高度易燃的超强碱叔丁基锂，在超低温环境下反应。另外，2-溴丙烯及其格氏试剂价格昂贵，使得式II所示的异丙烯基酮的工业化制备困难，成本较高。
可见式II的异丙烯酮化合物，是合成卡非佐米类蛋白酶抑制剂的重要中间体，由于现有技术制备式II所示的异丙烯基酮的方法存许多不足之处，因此，需要开发一种原料廉价、简便、高效的新合成路线，以利于式II所示的异丙烯基酮的工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备式II所示的异丙烯基酮化合物（本文以下简称“式II化合物” ）的方法，该方法简便、高效、成本低廉，适用于工业化生产。
本发明的制备式II所示的异丙烯基酮的方法，其总的反应式如下表示：
其中R1为氨基保护基，包括叔丁氧羰基（Boc）、苄氧羰基（Cbz）、芴甲氧羰基（Fmoc）、烯丙氧羰基（Alloc）、三甲基硅乙氧羰基等。
R2包括芳基、烷基，优选的，芳基为苯基，烷基为异丙基。
G包括烷基酯、N,O-二甲基酰胺，优选为甲酯、乙酯、苄酯或N,O-二甲基酰胺。
R3、R4为相同或不同的烷基，优选为甲基、乙基、丙基或异丙基等。
为实现本发明的目的，提供如下实施方案。
在一实施方案中，本发明的制备式II化合物的方法，包括将式V化合物与甲醛在溶剂中，在碱的存在下发生缩合反应，制得化合物II，
其中，式V和式II中，R1为氨基保护基，选自叔丁氧羰基、苄氧羰基、芴甲氧羰基、烯丙氧羰基和三甲基硅乙氧羰基；
R2为芳基或烷基，优选的，芳基为苯基，烷基为异丙基，R3、R4为相同或不相同的烷基，优选为优选为甲基、乙基、丙基或异丙基等。
在上述实施方案中，本发明的方法，所述乙基膦酸酯活化试剂选自二异丙基氨基锂(LDA)、正丁基锂和六甲基二硅基氨基锂，优选二异丙基氨基锂(LDA)；所述有机溶剂包括乙醚或四氢呋喃；，所述淬灭剂选自盐酸水溶液、醋酸、柠檬酸水溶液、硫酸水溶液和磷酸水溶液，优选盐酸水溶液；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、 氢氧化锂、氢氧化钡、或吡啶、三乙胺和二异丙基乙基胺，优选碳酸钾，所述碱与化合物V的摩尔投料比为为15，优选为11.5。
在上述实施方案中，本发明的方法，进一步包括式V化合物的制备，包括将式IV化合物与乙基膦酸酯溶于有机溶剂中，加入乙基膦酸酯活化剂，反应完全后，用淬灭剂终止反应，制得化合物V。
其中，式IV中R1，R2的定义同于权利要求1中的R1，R2，
G为烷基酯或N,O-二甲基酰胺，优选为甲酯、乙酯、苄酯或N,O-二甲基酰胺。
上述式V化合物的制备，其中，所述溶剂选自四氢呋喃，乙腈，丙酮，1,4-二氧六环，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺和二甲亚砜，优选N,N-二甲基甲酰胺；反应温度为-20℃至70℃，优选0℃至室温。
在一具体实施方案中，本发明的制备式II化合物的方法，包括以下步骤：
1）包括将式IV化合物与乙基膦酸酯溶于有机溶剂中，加入乙基膦酸酯活化剂，反应完全后，用淬灭剂终止反应，制得化合物V，
其中，式IV中R1，R2的定义同于权利要求1中的R1，R2，
G为烷基酯或N,O-二甲基酰胺，优选为甲酯、乙酯、苄酯或N,O-二甲基酰胺；
2) 将式V化合物与甲醛在溶剂中，在碱的存在下发生缩合反应，制得化合物II，
其中，式V和式II中，R1为氨基保护基，选自叔丁氧羰基、苄氧羰基、芴甲氧羰基、烯丙氧羰基和三甲基硅乙氧羰基，
R2为芳基或烷基，R3、R4为相同或不相同的烷基，优选为甲基、乙基、丙基或异丙基等。
在上述具体实施方案中，本发明的方法，步骤1）中，所述乙基膦酸酯活化试剂选自二异丙基氨基锂(LDA)、正丁基锂和六甲基二硅基氨基锂，优选二异丙基氨基锂(LDA)；所述有机溶剂包括乙醚或四氢呋喃；所述淬灭剂选自盐酸水溶液、醋酸、柠檬酸水溶液、硫酸水溶液和磷酸水溶液，优选盐酸水溶液；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、 氢氧化锂、氢氧化钡、或吡啶、三乙胺和二异丙基乙基胺，优选碳酸钾，所述碱与化合物V的摩尔投料比为为15，优选为1-1.5; 步骤2）中，所述溶剂选自四氢呋喃，乙腈，丙酮，1,4-二氧六环，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺和二甲亚砜，优选N,N-二甲基甲酰胺；反应温度为-20℃至70℃，优选0℃至室温；
本发明的另一方面，提供了一种制备式II化合物的中间体，即式V化合物。一种式V化合物，
其中，式V中R1为氨基保护基，选自叔丁氧羰基（Boc）、苄氧羰基（Cbz）、芴甲氧羰基（Fmoc）、烯丙氧羰基（Alloc）和三甲基硅乙氧羰基，
R2为芳基或烷基，优选的，芳基为苯基，烷基为异丙基，
R3、R4为相同或不相同的烷基，优选的R3、R4各自独立的选自甲基、乙基、丙基和异丙基。
本发明的制备式II化合物的方法，具体实施方案如下：该方法主要包含以下步骤：
1）将烷基膦酸二酯和化合物IV混合在溶剂中，控制温度在-80到30℃之间，滴入乙基膦酸酯活化试剂, 反应时间以监测反应时间为止，反应完后，将反应液倒入过量的淬灭剂中，将pH调至偏酸性，防止消旋，制得氨基酸膦酸酯衍生物，
其中，R1、R2、R3、R4、G定义与上述具体实施方案中的定义相同，
所述活化试剂选自二异丙基氨基锂(LDA)、正丁基锂和六甲基二硅基氨基锂等，优选二异丙基氨基锂(LDA)，所述溶剂包括乙醚或四氢呋喃，优选四氢呋喃，所述烷基膦酸二酯优选为乙基膦酸二乙酯，
反应温度当G为烷基酯时，优选-80至-60℃；当G为N,O-二甲基酰胺时，优选-10至0℃，所述淬灭剂选自盐酸水溶液、醋酸、柠檬酸水溶液、硫酸水溶液和磷酸水溶液等，优选盐酸水溶液；
2）将式V化合物溶于有机溶剂中，加入甲醛和碱，反应时间以监测反应时间为止，制得式II化合物（即异丙烯基酮），
其中，所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钡、吡啶、三乙胺和二异丙基乙基胺，优选碳酸钾，所述碱与化合物V的摩尔投料比为为15，优选为1-1.5，所述溶剂选自四氢呋喃，乙腈，丙酮，1,4-二氧六环，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺和二甲亚砜等，其中优选N,N-二甲基甲酰胺，所述甲醛包括甲醛水溶液或甲醛气体，优选甲醛水溶液，反应温度为-20℃至70℃，优选0℃至室温。
本发明的方法的优点主要在于：
1）采用廉价的乙基膦酸二乙酯、二异丙基氨基锂(LDA)、甲醛、碳酸钾等试剂，替代了贵重试剂2-溴丙烯及其格氏试剂的使用，大大降低了制备路线的成本。
2）反应过程中α-氨基几乎不发生消旋，可得到高手性纯度的异丙烯基酮。
3）整条路线反应条件温和，操作简单，反应总收率可达50%以上，纯度可达90%以上。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的说明，但不以此限制本发明的范围。
实施例1 异丙烯酮4的制备
（1）将N-Boc-L-亮氨酸（100g，432mmol）、N,O-二甲基羟胺盐酸盐（46.4g，476mmol）、TBTU（180.2g，562mmol）加入到1000ml圆底烧瓶中，加入500 ml二氯甲烷，搅拌均匀，呈混悬态。将其冰浴冷却至内温为4℃，再滴入DIPEA（226.5ml，1.3mol）,控制内温小于15℃。滴毕，室温15℃下搅拌10小时。
后处理：将反应液用水500ml*2洗两次，5%NaHCO3 500ml*4洗四次，1%磷酸500ml*2洗两次，5%NaCl 500ml洗一次，二氯甲烷经无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩、真空干燥后得黄色油状物（化合物2）124.0g。
（2）将乙基膦酸二乙酯（97.6g，588mmol）称入2000ml三颈瓶中，无水四氢呋喃溶解化合物2（124g，452mmol）后加入到三颈瓶中，再将300ml无水四氢呋喃加入三颈瓶中搅拌溶清，然后氮气保护，冰盐浴冷却至内温为-10℃，再将2N LDA （700ml，1.4mol）分四次经恒压滴液漏斗滴入，控制内温小于0℃，约2小时滴毕，然后继续搅拌15分钟，TLC监测原料基本消耗完全。
后处理：将冰水2000ml倒入5000ml烧杯中，加入浓盐酸400ml搅拌均匀，将反应液倒入酸水中，放热升至26℃，调pH约4-3，直接分液，收集四氢呋喃层；水层再用乙酸乙酯700ml*2提取两次，第二次TLC监测乙酸乙酯层已无目标产物，合并有机层，用300ml 5%Na2CO3与400ml 5%NaCl混合液洗一次，700ml5%NaCl洗一次，无水硫酸钠干燥，过滤，减压干燥，得桔黄色油状物157.5g（化合物3），两种构型（3A：3B）比为1：0.7。
中间体3A：1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 5.69 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 4.48 – 4.35 (m, 1H), 4.20 – 3.98 (m, 4H), 3.61 – 3.46 (m, 1H), 1.85 (s, 1H), 1.73 – 1.59 (m, 2H), 1.42 (s, 9H), 1.38 – 1.25 (m, 9H), 0.96 – 0.86 (m, 6H); 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 206.91, 155.55, 79.42, 62.90 (d, J = 6 Hz), 62.71 (d, J = 6 Hz), 58.82, 42.47 (d, J = 126 Hz), 38.85, 28.22, 28.22, 28.22, 24.85, 23.32, 21.50, 16.34 (d, J = 6 Hz), 16.31 (d, J = 6 Hz), 11.08 (d, J = 7 Hz).
中间体3B：1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 4.87 (d, J = 7.3 Hz, 1H), 4.48 – 4.35 (m, 1H), 4.20 – 3.98 (m, 4H), 3.61 – 3.46 (m, 1H), 1.85 (s, 1H), 1.73 – 1.59 (m, 2H), 1.39 (s, 9H), 1.38 – 1.25 (m, 9H), 0.96 – 0.86 (m, 6H); 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 205.79, 155.49, 79.89, 62.68 (d, J = 6 Hz), 62.39 (d, J = 6 Hz), 57.51, 43.86 (d, J = 130 Hz), 41.28, 28.30, 28.30, 28.30, 24.73, 23.31, 21.50, 16.31 (d, J = 6 Hz), 16.24 (d, J = 6 Hz), 11.76 (d, J = 6 Hz).
（3）将化合物3（157.5g，415mmol）搅拌溶于500ml DMF中，冰浴冷却至内温为4℃，加入碳酸钾 （60.6g，436mmol），搅拌均匀，再加入37%甲醛水溶液（95ml，1.25mol），微放热，搅拌1.5小时，再移去冰浴自然升温搅拌1.8小时，TLC监测搅拌完全。
后处理：将反应液用2500ml水稀释，用石油醚1000ml*4提取四次，每次石油醚层用无水硫酸钠干燥后，经装有硅胶的布什漏斗过滤，滤液直接浓缩，得浅黄色油状物，真空干燥后得产品56g，HPLC纯度94%，对映异构体杂质0.06%。冰柜中放置过夜，固化，分离出固体，得到化合物4。以上三步总收率：51%。
实施例2
（1）将N-Cbz-L-苯丙氨酸（3g ，10mmol）、N,O-二甲基羟胺盐酸盐（1.08g ，11mmol）、TBTU（3.86g ，12mmol）称入100ml圆底烧瓶中，加入15 ml二氯甲烷，搅拌均匀，呈混悬态。将其冰浴冷却至内温为4℃，在滴入DIPEA（5.25ml ，5.25mmol）,控制内温小于15℃。滴毕，室温15℃下搅拌10小时。
后处理：将反应液用水30ml*2洗两次，1%Na2CO3 30ml*4洗四次，1%磷酸30ml*2洗两次，5%NaCl30ml洗一次，二氯甲烷经无水硫酸钠干燥、过滤、减压浓缩、真空干燥后得黄色油状物3.4g（化合物6）。
化合物6：1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.35 – 7.10 (m, 10H), 5.44 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 5.10 – 4.95 (m, 3H), 3.66 (s, 3H), 3.15 (s, 3H), 3.07 (dd, J = 13.0, 5.1 Hz, 1H), 2.91 (dd, 1H); 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 171.88, 155.75, 136.35, 136.25, 129.38, 129.38, 128.42, 128.42, 128.36, 128.36, 128.01, 127.91, 127.91, 126.84, 66.74, 61.51, 52.07, 38.67, 32.05.
（2）将乙基膦酸二乙酯（631mg，3.8mmol）、化合物6（1g，2.92mmol）称入反应试管中，加入10ml无水四氢呋喃搅拌溶解，然后氮气保护，冰盐浴冷却至内温为-10℃，再将2N LDA （4.53ml，9.05mmol）滴入，控制内温小于0℃。约1小时滴毕，然后继续搅拌30分钟，TLC监测原料基本消耗完全。
后处理：将反应液倒入50ml 10%HCl中搅拌，再用乙酸乙酯30ml*2提取两次，合并乙酸乙酯层，用50ml 饱和NaHCO3与20ml 5%NaCl混合液洗一次，50ml5%NaCl洗一次，无水硫酸钠干燥，过滤，减压干燥，得桔黄色油状物1.3g（化合物7），两种构型（7A:7B）比为1：0.9。
化合物7A和7B混合物(1:0.9)：1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.41 – 7.07 (m, 18H), 6.12 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 5.21 (d, J = 6.7 Hz, 1H), 5.05 (s, 2H), 5.02 (s, 2H), 4.84 (dd, J = 15.0, 7.2 Hz, 1H), 4.66 (dd, J = 12.9, 8.2 Hz, 1H), 4.17 – 3.92 (m, 8H), 3.58 (ddd, J = 22.5, 13.3, 6.5 Hz, 1H), 3.33 (ddd, J = 26.9, 14.1, 7.2 Hz, 1H), 3.27 (dd, J = 14.7, 4.6 Hz, 1H), 3.14 (dd, J = 13.9, 6.2 Hz, 1H), 3.02 (dd, J = 13.8, 7.3 Hz, 1H), 2.84 (dd, J = 13.8, 9.6 Hz, 1H), 1.39 – 1.08 (m, 17H).
化合物7A:13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 205.00, 155.70, 136.87, 136.41, 129.30, 129.30, 128.53, 128.53, 128.41, 128.41, 128.16, 128.00, 128.00, 126.73, 66.67, 62.80 (d, J = 6 Hz), 62.47 (d, J = 6 Hz), 61.65, 43.76 (d, J = 123 Hz), 38.57, 16.32 (d, J = 6 Hz), 16.24 (d, J = 6 Hz), 10.52 (d, J = 6 Hz).
化合物7B: 13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 204.37, 155.90, 136.48, 136.10, 129.25, 129.25, 128.51, 128.51, 128.46, 128.46, 128.03, 127.86, 127.86, 126.88, 67.01, 63.02 (d, J = 6 Hz), 62.80 (d, J = 6 Hz), 60.52, 44.19 (d, J = 127 Hz), 35.75, 16.32(d, J = 6 Hz), 16.22 (d, J = 6 Hz), 11.36 (d, J = 6 Hz).
（3）将（710mg，1.59mmol）化合物7搅拌溶于4ml DMF中，冰浴冷却至内温为4℃，加入碳酸钾 （450mg,3.17mmol），搅拌均匀，再加入37%甲醛水溶液(1ml,7.93mmol)，搅拌1小时，再移去冰浴自然升温搅拌1小时。TLC监测搅拌完全。
后处理：将反应液用60ml水稀释，用石油醚30ml*4提取四次，每次石油醚层用无水硫酸钠干燥后，经装有硅胶的漏斗过滤，滤液直接浓缩，得浅黄色油状物，真空干燥后得产品270mg（即化合物8）。以上三步总收率：55%。
实施例3
（1）将N-Boc-L-亮氨酸甲酯（10g，40.76mmol）、乙基膦酸二乙酯（33.9g，204mmol）称入500ml三颈瓶中，倒入100ml无水四氢呋喃搅拌溶解，然后氮气保护，用丙酮-液氮浴冷至内温小于-70℃，再将2N LDA （102ml，204mmol）经恒压滴液漏斗滴入，控制内温小于-70℃。滴毕继续搅拌15分钟，TLC监测原料基本消耗完全。
后处理：将反应液倒入10%盐酸水溶液中淬灭，再加水稀释，用乙酸乙酯200ml*3提取3次，合并乙酸乙酯层，用饱和碳酸氢钠水溶液400ml洗一次，再用饱和氯化钠水溶液300ml洗一次，有机层无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，得到黄色油状物18.1g（化合物3）。
（2）将化合物3（18.1g，44.8mmol）搅拌溶于100ml DMF中，冰浴冷却至内温为4℃，加入碳酸钾 （18g，130mmol），搅拌均匀，再加入37%甲醛水溶液（18ml，245mmol），微放热，搅拌2小时，再移去冰浴自然升温搅拌1小时。TLC监测搅拌完全。
后处理：将反应液用600ml水稀释，用石油醚200ml*4提取四次，每次石油醚层用无水硫酸钠干燥后，经装有硅胶的布什漏斗过滤，滤液直接浓缩，得浅黄色油状物，真空干燥后得产品10.1g（即化合物4），HPLC纯度98.5%，对映异构体杂质0.2%。以上两步总收率：97%。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰也应为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备式II化合物的方法，包括将式V化合物与甲醛在溶剂中，在碱性条件下发生缩合反应，制得化合物II，
其中，式V和式II中，R1为氨基保护基，选自叔丁氧羰基、苄氧羰基、芴甲氧羰基、烯丙氧羰基和三甲基硅乙氧羰基；
R2为芳基或烷基，R3、R4为相同或不相同的烷基。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括式V化合物的制备，包括将式IV化合物与乙基膦酸酯溶于有机溶剂中，加入乙基膦酸酯活化剂，反应完全后，用淬灭剂终止反应，制得化合物V，
其中，式IV中R1，R2的定义同于权利要求1中的R1，R2，
G为烷基酯或N,O-二甲基酰胺，优选为甲酯、乙酯、苄酯或N,O-二甲基酰胺。
3.如权利要求1所述的方法，所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、 氢氧化锂、氢氧化钡、或吡啶、三乙胺和二异丙基乙基胺，优选碳酸钾。
4.如权利要求1所述的方法，所述溶剂选自四氢呋喃，乙腈，丙酮，1,4-二氧六环，N-甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺和二甲亚砜，优选N,N-二甲基甲酰胺。
5.如权利要求1所述的方法，反应温度为-20℃至70℃，优选0℃至室温。
6.如权利要求2所述的方法，所述乙基膦酸酯活化试剂选自二异丙基氨基锂(LDA)、正丁基锂和六甲基二硅基氨基锂，优选二异丙基氨基锂(LDA)。
7.如权利要求2所述的方法，所述有机溶剂包括乙醚或四氢呋喃。
8.如权利要求2所述的方法，所述淬灭剂选自盐酸水溶液、醋酸、柠檬酸水溶液、硫酸水溶液和磷酸水溶液，优选盐酸水溶液。
9.如权利要求1所述的方法，R2为苯基或异丙基，R3、R4各自独立的选自甲基、乙基、丙基和异丙基。
10.一种式V化合物，
其中，式V中R1为氨基保护基，选自叔丁氧羰基、苄氧羰基、芴甲氧羰基、烯丙氧羰基和三甲基硅乙氧羰基；
R2为芳基或烷基，优选为苯基或异丙基；
R3、R4为相同或不相同的烷基，优选为甲基、乙基、丙基和异丙基。
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