CN107445969B - 一种三环吲哚衍生物及其制备和应用 - Google Patents

一种三环吲哚衍生物及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三环吲哚衍生物及其制备和应用。所述的三环吲哚衍生物具有如下结构式:;其中,3a处的羟基与8a处的氢同向,R1、R3包括卤素和烷烃取代基;R2为‑COR或‑SO2R,其中R包括C1‑C6烷基、芳基和杂环芳烃。该衍生物的制备方法简便,产率高。且生物实验证实该类化合物具有一定得抗癌活性,因此所得的目标产物具有用于制备抗癌药物的前景。

Description

一种三环吲哚衍生物及其制备和应用
技术领域
本发明属于药物化学领域,具体涉及一种三环吲哚衍生物及其制备和应用。
背景技术
上世纪90年代,美国化学会首先提出绿色化学的概念,之后随着环境保护观念的日渐深入人心,绿色化学也逐渐在科学领域得到推广和应用。绿色化学从微观上看,是优化一个反应,发展一种绿色方法;宏观上看是对化学理念与发展理念的革新,最终实现社会的可持续发展,是人类生存和社会发展的必然选择。绿色合成化学是绿色化学的核心内容,在这个过程中,利用无毒无害的原料或可再生资源,选用无毒无害的溶剂和催化剂,采用绿色工艺过程和安全温和的反应条件,生产出环境友好的产品。近几年来,光催化氧化反应以其绿色温和的反应条件受到化学工作者的青睐,其概括的说就是光催化剂在光照作用下催化底物发生氧化反应,这类催化剂自身不发生反应,却能够利用光能转换成化学反应所需的能量,产生催化作用,使周围的氧气或水分子激发成极具氧化能力的自由基或负离子。这类反应条件温和,能耗低,反应速度快且污染小。
三环吲哚作为独特而有效的结构单元,广泛地存在于一系列高活性生物碱分子(如图1所示)中,具有很高的药理研究价值,这类生物碱的化学全合成研究吸引了有机化学家广泛的兴趣。本发明结合绿色合成理念,运用一锅两步法合成得到一系列三环吲哚类衍生物,此制备方法简单,反应条件温和,能耗低,收率高,产品纯度高,实用性强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三环吲哚衍生物及其制备和应用。该衍生物的制备方法绿色经济,所用原料廉价易得,反应操作简单,实验条件温和,两步反应总收率可达到50%以上。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种三环吲哚衍生物,其结构式Ⅰ为:
,其中,3a处的羟基与8a处的氢同向,R1、R3包括卤素和烷烃取代基。
一种三环吲哚衍生物,其结构式Ⅱ为:
,其中,3a处的羟基与8a处的氢同向,R1、R3包括卤素和烷烃取代基, R2为-COR或-SO2R,其中R包括C1-C6烷基、芳基和杂环芳烃。
一种制备三环吲哚衍生物Ⅰ的方法:以色醇衍生物、光敏剂和溶剂为原料,经光照反应制得成环中间体:,停止光照反应,向反应液中加入一定量的还原剂,经室温搅拌反应数小时后得到目标产物Ⅰ,反应总收率一般在50%以上。
一种制备三环吲哚衍生物Ⅱ的方法:以色胺衍生物、光敏剂和溶剂为原料,经光照反应制得成环中间体:,停止光照反应,向反应液中加入一定量的还原剂,经室温搅拌反应数小时后得到目标产物Ⅱ,反应总收率一般在50%以上。
所述的溶剂为低级的一元分析纯醇溶剂或含水醇溶剂;所述的光敏剂为孟加拉玫瑰红。
所述光照反应的光源为LED灯发出的全波段可见光,光照反应在氧气条件下进行。
所述的还原剂包括硼氢化钠、二甲硫醚、抗坏血酸和抗坏血酸钠。
所述的三环吲哚类结构化合物对Hela细胞株以及A549细胞株有一定的抑制活性,具有抗癌药物研发的前景。
本发明的显著优点在于:
(1)本发明的制备方法全过程绿色经济,所用原料廉价易得,反应操作简单,采用一锅两步法,既减少了合成过程中不必要的纯化步骤,同时也缩短了合成的时间,避免产物的浪费,合成中的实验条件温和,不需要高温高压、强酸强碱等苛刻条件,两步反应总收率可达到50%以上,部分化合物的收率可达到80%以上;
(2)本发明所设计合成的三环吲哚类化合物的分子量较小,一般在500以下,计算脂水分配系数(cLogP)一般在1左右,且生物实验证实该类化合物具有一定得抗癌活性,因此所得的目标产物具有用于制备抗癌药物的前景。
附图说明
图1为含三环吲哚结构的天然产物;
图2为化合物Ⅰa的合成路线图;
图3为化合物Ⅰb的合成路线图;
图4为化合物Ⅰc的合成路线图;
图5为化合物Ⅰd的合成路线图;
图6为化合物Ⅰe的合成路线图。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步阐述,但这些实施例不限制本发明范围。
实施例1
(3aR,8aS)-1-对甲苯磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Ia)的制备方法,具体步骤为:
1)N-对甲苯磺酰基色胺(中间体FZU-0024-008)的制备:将2.4 g的色胺(Tryptamine)溶于30 mL的二氯甲烷中,加入2.3 g的三乙胺(Et3N),冰浴条件下再缓慢滴加2.9 g的对甲苯磺酰氯(TsCl)。撤去冰浴装置,室温搅拌反应2 h后,向混合液中加入20mL 二氯甲烷稀释,用10 mL 1 mol/L盐酸和10 mL 5 %的NaOH各萃取2 次,收集浓缩有机相。用无水Na2S04干燥后,旋干得到4.3 g中间体FZU-0024-008,反应收率为91%。产物室温下为白色固体,熔点为108.8-109.4 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.11 (s, 1H), 7.68 –7.59 (m, 2H), 7.38 (dd, J = 24.7, 8.1 Hz, 2H), 7.21 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.18(d, J = 7.7 Hz, 1H), 7.06 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 6.95 (s, 1H), 4.53 (t, J = 6.4Hz, 1H), 3.32 – 3.21 (m, 2H), 2.92 (t, J = 6.7 Hz, 2H), 2.40 (s, 3H);13C NMR(101 MHz, CDCl3) δ 143.45, 136.77, 136.49, 129.75, 127.10, 126.95, 122.78,122.33, 119.59, 118.59, 111.59, 111.46, 43.14, 25.58, 21.63.
2)(3aR,8aS)-3a-氢过氧基-1-对甲苯磺酰基-1,2,3,3a,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚 (中间体FZU-0027-045)的制备:将94 mg中间体FZU-0024-008溶于10 mL 95% EtOH中,加入3 mg玫瑰红(RB),反应液在光照条件下搅拌反应3 h (in batch);反应完成后旋干溶剂,得到浓缩后的粗产物,粗品通过硅胶柱层析分离得到83 mg的中间体FZU-0027-045,反应收率为84%。产物在室温下为无色油状液体。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.77 (d, J= 7.9 Hz, 2H), 7.31 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.20 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 6.80 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 6.63 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 5.51 (s, 1H), 5.07 – 4.93 (m, 1H),3.41 – 3.34 (m, 1H), 3.28 – 3.21 (m, 1H), 2.42 (s, 3H), 2.39 – 2.33 (m, 1H),2.23 – 2.16 (m, 1H);13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 150.68, 144.03, 134.93, 131.32,129.93, 127.67, 124.98, 124.34, 119.56, 110.61, 100.19, 79.97, 46.89, 34.15,21.68.
3)(3aR,8aS)-1-对甲苯磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚 (化合物Ia) 的制备:取69 mg中间体FZU-0027-045溶于3 mL 95%的乙醇中,加入158 mg 抗坏血酸钠(VcNa)。室温搅拌反应2.5 h后,混合物用乙酸乙酯稀释后再用水萃取,收集浓缩有机相。之后用无水Na2SO4干燥,得到粗品。粗品用少量乙酸乙酯溶解后,加入到适量石油醚溶剂中重结晶得到61 mg目标产物Ia,反应收率为92%。产物室温下为白色固体,熔点为74.2-75.5℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.78 – 7.69 (m, 2H), 7.32 (d, J = 8.0 Hz,2H), 7.23 – 7.15 (m, 2H), 6.80 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 6.63 (d, J = 7.9 Hz, 1H),5.06 (d, J = 1.7 Hz, 1H), 4.96 (s, 1H), 3.46 – 3.36 (m, 1H), 3.25 – 3.13 (m,1H), 2.75 – 2.48 (m, 1H), 2.43 (s, 3H), 2.33 – 2.24 (m, 1H), 2.22 – 2.12 (m,1H);13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 149.34, 143.94, 135.29, 130.84, 129.98, 129.18,127.43, 123.63, 119.85, 110.72, 88.63, 84.05, 47.26, 37.03, 21.68. HRMS(ESI): calcd for C17H18N2O3S [M + H]+ m/z 331.1111, found 331.1114.
实施例2
(3aR,8aS)-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢呋喃并[2,3-b]吲哚(化合物Ib)的制备:
将242 mg的色醇(Tryptophol)溶于20 mL 95%的乙醇中,加入15 mg玫瑰红(RB),氧气条件下使反应液循环通过一个连续流动式光催化反应器(in flow),光照反应直至原料反应完全并得到过氧化中间体(FZU-0027-055)((3aR,8aS)-3a-氢过氧基-2,3,8,8a-四氢呋喃并[2,3-b]吲哚),停止光照反应,向反应液中加入1.2 g抗坏血酸钠,室温搅拌反应3小时,混合液用乙酸乙酯稀释后再水萃取,收集浓缩有机相。之后用无水Na2SO4干燥,得到粗品。将得到的粗品柱层析纯化得到167 mg目标产物Ib,反应收率为63%。产物室温下为无色油状液体。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.30 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.16 (t, J = 7.7Hz, 1H), 6.81 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 6.61 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 5.39 (s, 1H),4.58 (s, 1H), 4.08 – 4.00 (m, 1H), 3.71 – 3.61 (m, 1H), 2.49 – 2.40 (m, 1H),2.35 – 2.30 (m, 1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 149.68, 130.46, 130.23,124.24, 119.65, 109.61, 99.53, 89.53, 67.50, 41.00. HRMS (ESI): calcd forC10H11NO2 [M + H]+ m/z 178.0863, found 178.0864.
实施例3
(3aR,8aS)-1-甲磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Ic)的制备,具体步骤为:
1)N-甲磺酰基色胺(中间体FZU-0006-033)的制备:将1.0 g的色胺(Tryptamine)溶于10 mL的二氯甲烷中,加入759 mg的三乙胺(Et3N),冰浴条件下再缓慢滴加716 mg的甲基磺酰氯(MsCl)。10分钟后撤去冰浴装置,室温搅拌反应2 h,用20 mL的二氯甲烷稀释后用10mL的水萃取两次,收集浓缩有机相。再用无水硫酸钠干燥,得到粗品。将得到的粗品硅胶柱层析分离得到1.4 g中间体FZU-0006-033,洗脱剂为PE/EtOAc = 2:1,反应收率为93%。产物室温下为白色固体,熔点为120.4-121.3℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.09 (s, 1H),7.60 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.39 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.27 – 7.05 (m, 3H), 4.27(s, 1H), 3.47 (m, 2H), 3.06 (t, J = 6.7 Hz, 2H), 2.83 (s, 3H). 13C NMR (101MHz, CDCl3) δ 136.59, 127.05, 122.82, 122.60, 119.88, 118.66, 111.82, 111.56,43.42, 40.34, 26.28. HRMS (ESI): calcd for C11H14N2O2S [M + H]+ m/z 239.0849,found 239.0856.
2)(3aR,8aS)-1-甲磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Ic)的制备:将119 mg的色胺(Tryptamine)溶于20 mL 95%的乙醇中,加入5 mg玫瑰红(RB),氧气条件下使反应液在光照条件下搅拌反应直至原料反应完全,得到过氧化中间体,停止光照反应,向反应液中加入396 mg抗坏血酸钠,室温搅拌反应7小时,混合液用乙酸乙酯稀释后再水萃取,收集浓缩有机相。之后用无水Na2SO4干燥,得到粗品。将得到的粗品柱层析纯化得到63 mg目标产物Ic,柱层析中的洗脱剂为PE/EtOAc = 1:1,反应收率为50%。产物室温下为无色油状液体。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.29 (dd, J = 7.6, 1.2 Hz, 1H),7.23 – 7.17 (m, 1H), 6.89 – 6.82 (m, 1H), 6.71 – 6.64 (m, 1H), 5.23 (s, 1H),3.62 – 3.55 (m, 1H), 3.16 – 3.09 (m, 1H), 2.91 (s, 3H), 2.50 – 2.37 (m, 2H).13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 149.24, 130.77, 129.61, 123.78, 120.27, 110.88,89.04, 84.08, 46.88, 38.37, 37.92. HRMS (ESI): calcd for C11H14N2O3S [M + H]+ m/ z 255.0798, found 255.0791.
实施例4
(3aR,8aS)-1-乙磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Id)的制备,具体步骤为:
1)N-乙磺酰基色胺(中间体FZU-0024-001)的制备:将1.0 g的色胺(Tryptamine)溶于10 mL的二氯甲烷中,加入759 mg的三乙胺(Et3N),冰浴条件下再缓慢滴加804 mg的乙磺酰氯(MsCl)。10分钟后撤去冰浴装置,室温搅拌反应3 h,用20 mL的二氯甲烷稀释后用10mL的水萃取两次,收集浓缩有机相。再用无水硫酸钠干燥,得到粗品。将得到的粗品硅胶柱层析分离得到1.3 g中间体FZU-0024-001,洗脱剂为PE/EtOAc = 2:1,反应收率为83%。产物室温下为白色固体,熔点为64.8-65.6℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.18 (s, 1H),7.59 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.37 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.22 (t, J = 7.7 Hz, 1H),7.14 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.04 (s, 1H), 4.34 (t, J = 6.2 Hz, 1H), 3.42 (m,2H), 3.03 (t, J = 6.7 Hz, 2H), 2.93 (m, 2H), 1.22 (t, J = 7.4 Hz, 3H). 13C NMR(101 MHz, CDCl3) δ 136.57, 127.06, 122.85, 122.41, 119.69, 118.59, 111.72,111.55, 46.92, 43.40, 26.49, 8.26. HRMS (ESI): calcd for C12H16N2O2S [M + H]+ m/z 253.1005, found 253.0982.
2)(3aR,8aS)-1-乙磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Id)的制备:将252 mg的FZU-0024-001溶于20 mL 95%的乙醇中,加入10 mg玫瑰红(RB),氧气条件下使反应液循环通过一个连续流动式光催化反应器(in flow),光照反应直至原料反应完全并得到过氧化中间体,停止光照反应,向反应液中加入792 mg抗坏血酸钠,室温搅拌反应4小时,混合液用乙酸乙酯稀释后再水萃取,收集浓缩有机相。之后用无水Na2SO4干燥,得到粗品。将得到的粗品柱层析纯化得到155 mg目标产物Id,洗脱剂为PE/EtOAc = 2:1,反应收率为58%。产物室温下为无色油状液体。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.30 – 7.26(m, 1H), 7.18 (td, J = 7.7, 1.3 Hz, 1H), 6.87 – 6.79 (m, 1H), 6.65 (d, J =7.9 Hz, 1H), 5.24 (s, 1H), 4.87 (s, 1H), 3.64 – 3.56 (m, 1H), 3.20 – 3.12 (m,1H), 3.06 (q, J = 7.4 Hz, 2H), 2.86 (s, 1H), 2.51 – 2.42 (m, 1H), 2.41 – 2.35(m, 1H), 1.35 (t, J = 7.4 Hz, 3H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 149.39, 130.95,129.43, 123.82, 120.11, 110.70, 89.06, 84.00, 47.21, 46.62, 38.11, 8.03. HRMS(ESI): calcd for C12H16N2O3S [M + H]+ m/z 269.0954, found 269.0946.
实施例5
(3aR,8aS)-1-丙磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Ie)的制备,具体步骤为:
1)N-丙磺酰基色胺(中间体FZU-0024-002)的制备:将1.0 g的色胺(Tryptamine)溶于10 mL的二氯甲烷中,加入759 mg的三乙胺(Et3N),冰浴条件下再缓慢滴加900 mg的丙磺酰氯(MsCl)。10分钟后撤去冰浴装置,室温搅拌反应3 h,用20 mL的二氯甲烷稀释后用10mL的水萃取两次,收集浓缩有机相。再用无水硫酸钠干燥,得到粗品。将得到的粗品硅胶柱层析分离得到1.3 g中间体FZU-0024-002,洗脱剂为PE/EtOAc = 2:1,反应收率为78%。产物室温下为白色固体,熔点为94.8-95.3℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.15 (s, 1H),7.59 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.38 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.22 (t, J = 7.6 Hz, 1H),7.14 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 7.06 (s, 1H), 4.26 (t, J = 6.2 Hz, 1H), 3.43 (m,2H), 3.04 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 2.91 – 2.82 (m, 2H), 1.72 – 1.63 (m, 2H), 0.93(t, J = 7.4 Hz, 3H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 136.54, 127.01, 122.89,122.41, 119.69, 118.59, 111.70, 111.56, 100.04, 54.27, 43.33, 26.41, 17.36,12.95. HRMS (ESI): calcd for C13H18N2O2S [M + H]+ m/z 267.1162, found 267.1185.
2)(3aR,8aS)-1-丙磺酰基-3a-羟基-2,3,8,8a-四氢吡咯并[2,3-b]吲哚(化合物Ie)的制备:将133 mg的FZU-0024-002溶于20 mL 95%的乙醇中,加入5 mg玫瑰红(RB),氧气条件下使反应液在光照条件下搅拌反应直至原料反应完全,得到过氧化中间体,停止光照反应,向反应液中加入396 mg抗坏血酸钠,室温搅拌反应4小时,混合液用乙酸乙酯稀释后再水萃取,收集浓缩有机相。之后用无水Na2SO4干燥,得到粗品。将得到的粗品柱层析纯化得到89 mg目标产物Ie,柱层析中的洗脱剂为PE/EtOAc = 1:1,反应收率为63%。产物室温下为淡黄色油状液体。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.28 – 7.23 (m, 1H), 7.17 (t, J = 7.7Hz, 1H), 6.82 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 6.64 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 5.21 (s, 1H),4.87 (s, 1H), 3.61 – 3.53 (m, 1H), 3.17 – 3.10 (m, 1H), 3.01 – 2.95 (m, 2H),2.47 – 2.33 (m, 2H), 1.88 – 1.77 (m, 2H), 1.03 (t, J = 7.5 Hz, 3H). 13C NMR(101 MHz, CDCl3) δ 149.36, 130.74, 129.60, 123.81, 120.06, 110.76, 88.99,83.95, 53.82, 47.09, 38.14, 16.97, 13.20. HRMS (ESI): calcd for C13H18N2O3S [M+ H]+ m/z 283.1111, found 283.1102.
应用实施例1
化合物Ib对肿瘤细胞增殖和存活的抑制作用
材料:肺癌细胞株Α549。
受试药物:10 μΜ浓度的化合物。
细胞培养方法:取出液氮中冻存的A549 细胞,在37℃的温水中解冻,将细胞悬液移入1.5 mL 离心管中,置于离心机中,1500 rpm 离心5 min,弃去上清液,加入1 mL RPMI1640 完全培养液,轻轻吹打均匀,将细胞悬液加入培养皿中,补加3 mL RPMI 1640 完全培养液,将培养皿置于5% CO2、37℃培养箱中培养。
细胞毒性实验:将A549 细胞以8×103 个细胞/ 孔的密度接种到96 孔培养板中,培养24 h 后,吸弃旧的培养基,并于每孔中加入含有化合物Ib的培养基,另设溶剂对照组和空白对照组,在培养箱中孵育72h后,吸弃孔中溶液,用PBS 洗涤3 遍,加入新鲜培养液90μL,同时每孔加入10 μL MTT 溶液(5 mg/mL),继续在37℃、5% CO2(相对湿度90%)培养箱中培养4 h 后,终止培养,小心吸弃上清液,每孔加入150 μL DMSO,避光振荡10 min 使结晶物充分溶解。以酶标仪检测570 nm 处的吸收度(A),按照以下公式计算:细胞存活率% =(试验组平均A 值/ 空白对照组平均A 值)×100%;抑制率(%)=100%-细胞存活率%。
上述实施例所述的三环吲哚衍生物的活性参数如表1所示:表中M.W.为对应化合物的相对分子质量,TPSA为拓扑极性表面积参数,cLogP为计算脂水分配系数,存活率指测试化合物浓度为10 μmol/L时,A549细胞或Hela细胞在培养72小时后,存活细胞所占的比例。本发明所制得的吲哚衍生物对Hela细胞株以及A549细胞株有一定的抑制活性,部分化合物对A549细胞株的IC50值可达到50 μmol以下。
表1. 实施例所得化合物的活性参数
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种三环吲哚衍生物,其特征在于:其结构式Ⅱ为:
,其中,3a处的羟基与8a处的氢同向,R1、R3为氢, R2为-SO2R,其中R选 自C1-C6烷基、芳基和杂环芳烃。
2.一种制备如权利要求1所述的三环吲哚衍生物的方法,其特征在于:以色胺衍生物、光敏剂和溶剂为原料,经光照反应制得成环中间体:,停止光照反应,向反应液中加入一定量的还原剂,经室温搅拌反应数小 时后得到目标产物Ⅱ;
所述的溶剂为低级的一元分析纯醇溶剂或含水醇溶剂;所述的光敏剂为孟加拉玫瑰红;
所述光照反应的光源为LED灯发出的全波段可见光,光照反应在氧气条件下进行;
所述的还原剂包括硼氢化钠、二甲硫醚、抗坏血酸和抗坏血酸钠。
3.一种如权利要求1所述的三环吲哚衍生物在制备抗癌药物中的应用。
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