CN109810020A - 一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法 - Google Patents
一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法，涉及化学合成技术领域。本发明采用式I所示的1‑酰基‑1‑氨基甲酰肟类化合物在活化试剂式Ⅱ的介导下合成式III所示的氰基甲酰胺类化合物。本发明采用的活化试剂2,2‑二卤咪唑烷二酮化合物易于合成、官能团兼容性好、结构易于调节、用户友好、环境友好、底物适用性广泛，采用该活化试剂介导1‑酰基‑1‑氨基甲酰肟类化合物得到氰基甲酰胺类化合物收率高，条件温和、操作简便，绿色高效。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法。
背景技术
氰基甲酰胺类化合物是有用的化学合成中间体，广泛用于合成对称/不对称取代的脲类、丙烯腈类、四氮唑类、内酰胺类等化合物，从而构建具有应用价值的生物活性分子，因此其在有机合成化学中占据着非常重要的地位。
目前，大多数氰基甲酰胺类化合物的合成方法还存在着诸多弊端。这些方法包括，胺和如下的试剂反应：羰基氰化物、4-氯-5H-1,2,3-二噻唑-5-酮、异亚硝基Meldrum酸或其甲苯磺酰衍生物；三氯氧磷介导1-酰基-1-氨基甲酰肟转化。其中所用的试剂高毒、腐蚀性强、具有潜在爆炸性，对环境、用户均不友好；或结构复杂难以制备；此外明显的共性是结构上缺乏/不易于广泛地调节空间和电子性质，这些缺陷无疑阻碍了它们在有机合成领域和工业化生产方面更加广泛的应用。
因此，为了克服上述试剂的不足，有必要开发一种原料廉价易得、易于制备、结构易于调节、温和高效、用户友好、环境友好的新型活化试剂来介导合成氰基甲酰胺类化合物。虽然关于2,2-二氯咪唑烷二酮的合成早有报道(H.Ulrich等，J.Org.Chem.,1965,30,2781-2783；G.Zinner等，Chem.Ber.,1970,103,766-776)，但是目前尚没有以2,2-二氯咪唑烷二酮作为活化试剂来介导合成氰基甲酰胺类化合物的相关报道出现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法，避免采用高毒、腐蚀性强或存在潜在爆炸性或对环境不友好或难以制备的试剂，转而采用原料廉价易得，制备操作方便，结构易于调节，温和高效、对环境友好的新型活化试剂来介导合成氰基甲酰胺类化合物。
实现上述目的的技术方案如下：
一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法，式I所示的1-酰基-1-氨基甲酰肟类化合物在活化试剂的介导下合成式III所示的氰基甲酰胺类化合物，所述的活化试剂为式II所示的2,2-二卤咪唑烷二酮类化合物：
所述的式I化合物中，R1、R2各自独立地选自氢；取代或未取代的苯基；取代或未取代的C1–C10的烷基；取代或未取代的C3–C6的环烷基；但R1、R2不能同时为氢；或者R1与R2连接形成无取代的四元、五元或六元N-杂环或吗啉环；X选自C1–C10的烷基或苯基；
所述的式II化合物中，Y选自Cl、Br或I；
R3、R4各自独立地选自C1–C10的烷基；C3–C6的环烷基；金刚烷基；三甲基硅基；苯基或取代苯基中的相同或不同基团；其中取代苯基为单取代、双取代或三取代，取代基选自C1–C4烷基，卤原子，三氟甲基，硝基，氰基，羟基，烷氧基，酯基，硼酸基或硼酸酯基。
优选的，所述的式I化合物中，所述X选自甲基、乙基、异丙基或苯基；所述R1、R2选自氢、取代或未取代的苯基、甲基、乙基、丁基、环己基，但R1、R2不能同时为氢；或者R1与R2连接形成无取代的四元、五元或六元N-杂环或吗啉环；所述的“取代的苯基”中所述的“取代”是指被下列取代基中的一个或多个所取代：C1–C5烷基、C1–C5烷氧基、卤素、三氟甲基或苯基；当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；
优选的，所述的式II化合物中，所述Y选自Cl、Br或I；所述R3、R4选自乙基、异丙基、叔丁基或仲丁基中的相同或不同基团；或者R3、R4选自金刚烷基、三甲基硅基中的相同基团；或者R3、R4选自环己基、苯基和取代苯基中的相同或不同基团；其中取代苯基为单取代、双取代或三取代，取代基相同或者不同，取代基选自C1–C4烷基，具有1–4个碳原子并被卤原子、氰基、羟基、苯基中的一种或多种取代的烷基，卤原子，三氟甲基，硝基，氰基，羟基，烷氧基，酯基，硼酸基或硼酸酯基。
优选的，所述的式II化合物为下列化合物之一：
或
所述的式I化合物为下列化合物之一：
优选的，所述的式I和式II为如下所示：
优选的，所述制备方法的具体步骤为：将化合物I和化合物II溶于有机溶剂，25℃-80℃下搅拌反应得粗产物。
优选的，化合物I和化合物II的摩尔比为1:1-1:1.5。
优选的，化合物I和化合物II的摩尔比为1:1.05。
优选的，所述的有机溶剂选自卤代烃类溶剂、腈类溶剂、烃类溶剂、硝基烃类溶剂或酯类溶剂中的一种或多种。
优选的，所述卤代烃类溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和四氯化碳中的一种或多种，所述腈类溶剂为乙腈和/或苯甲腈，所述烃类溶剂为苯和/或甲苯，所述硝基烃类溶剂为硝基苯和/或硝基甲烷，所述酯类溶剂为乙酸乙酯。
采用本发明的技术方案至少可以达到如下有益效果之一：
本发明提供的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，所采用的活化试剂式II易于合成、结构易于调节、用户友好、对环境友好；采用式II介导合成氰基甲酰胺类化合物条件温和，25-80℃条件下即可发生反应，绿色高效、操作更加简便，官能团兼容性更好、底物适用性更加广泛。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明实施例1中化合物3a的核磁1HNMR谱图；
图2为本发明实施例4中化合物3b的核磁1HNMR谱图；
图3为本发明实施例5中化合物3c的核磁1HNMR谱图；
图4为本发明实施例6中化合物3d的核磁1HNMR谱图。
具体实施方式
通过下列实施例可以进一步说明本发明，实施例是为了说明而非限制本发明的。本领域的任何普通技术人员都能够理解这些实施例不以任何方式限制本发明，可以对其做适当的修改和数据变换而不违背本发明的实质和偏离本发明的范围。
除非另有说明，化学品均购自商业化产品并且不用经进一步纯化。薄层色谱分析(TLC)使用(HSGF 254)硅胶板。硅胶柱层析使用青岛海洋硅胶(200-300目)。TLC显色采用UV光(254nm)。NMR图谱使用Bruker 400核磁共振仪表征，1HNMR为400MHz，13C NMR为100MHz，以d-CHCl3或d-DMSO为溶剂。化学位移的单位是ppm，耦合常数的单位是Hz。实施例中产率由目标产物通过快速制备色谱分离纯化测得。
实施例1
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。
3a:白色固体，产率96％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ11.83(brs,1H),7.57(d,J＝7.6Hz,2H),7.40(t,J＝7.2Hz,2H),7.24–7.19(m,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ140.7,136.7,129.3,125.8,120.3,112.5.
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中化合物2a的加入量替换成(1.2equiv.,0.6mmol)，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率95％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中化合物2a的加入量替换成(1.5equiv.,0.75mmol)，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率98％。
实施例4
向干燥的反应管中依次加入化合物1b(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3b。
3b:白色固体，产率92％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ11.71(brs,1H),7.50(d,J＝8.4Hz,2H),6.96(d,J＝8.4Hz,2H),3.74(s,3H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ156.9,140.3,129.7,121.8,114.3,112.7,55.3.
实施例5
向干燥的反应管中依次加入化合物1c(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3c。
3c:白色固体，产率85％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.38(brs,1H),8.18(dd,J＝8.4,1.6Hz,1H),7.21–7.17(m,1H),7.01–6.93(m,1H),3.94(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ148.0,140.0,126.7,125.4,121.4,120.9,111.9,110.4,56.0.
实施例6
向干燥的反应管中依次加入化合物1d(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3d。
3d:白色固体，产率84％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.34(brs,1H),7.95(s,1H),6.97(s,1H),3.90(s,3H),3.87(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ149.3,142.1,139.9,124.5,119.3,112.9,111.6,105.6,57.0,56.7.
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的60℃替换成25℃，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率90％。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的60℃替换成80℃，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率99％。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的乙腈替换成1,2-二氯乙烷，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率96％。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的乙腈替换成甲苯，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率83％。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的乙腈替换成硝基甲烷，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率94％。
实施例12
本实施例与实施例1的区别在于，将实施例1中的乙腈替换成乙酸乙酯，其余与实施例1的操作相同，经反应、纯化得到化合物3a，薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率80％。
实施例13
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2b(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率98％。
实施例14
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2c(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率97％。
实施例15
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2d(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率90％。
实施例16
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2e(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率95％。
实施例17
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2f(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率90％。
实施例18
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2g(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率88％。
实施例19
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2h(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，得到的化合物3a:白色固体，产率83％。
实施例20
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2i(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，化合物3a:白色固体，产率89％。
实施例21
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2j(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，得到的化合物3a:白色固体，产率93％。
实施例22
向干燥的反应管中依次加入化合物1a(0.5mmol)，化合物2k(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，得到的化合物3a:白色固体，产率89％。
实施例23
向干燥的反应管中依次加入化合物1e(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3e。
得到的化合物3e:白色固体，产率70％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.21(brs,1H),7.66(m,4H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ140.4,138.2,128.7(q,1JCF＝33),126.8,123.5(q,2JCF＝271),120.3,111.3.
实施例24
向干燥的反应管中依次加入化合物1f(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3f。
得到的化合物3f:无色油状液体，产率74％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.68(m,2H),3.56(t,J＝6.0Hz,2H),1.69(m,4H),1.59(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ143.1,110.4,48.1,43.0,26.2,24.9,24.0.
实施例25
向干燥的反应管中依次加入化合物1g(0.5mmol)，化合物2a(1equiv.,0.5mmol)和乙腈(2.5mL)，搅拌溶解，60℃下反应，用TLC监测反应完毕后，乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过滤，减压浓缩，石油醚/乙酸乙酯硅胶柱层析分离纯化得到化合物3a。薄层色谱，与实施例1所得标准品对照，比移值Rf相等，得到的化合物3a:白色固体，产率95％。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种氰基甲酰胺类化合物的合成方法，式I所示的1-酰基-1-氨基甲酰肟类化合物在活化试剂的介导下合成式III所示的氰基甲酰胺类化合物，其特征在于，所述的活化试剂为式II所示的2,2-二卤咪唑烷二酮类化合物：
所述的式I化合物中，R1、R2各自独立地选自氢、取代或未取代的苯基、取代或未取代的C1–C10的烷基、取代或未取代的C3–C6的环烷基，但R1、R2不能同时为氢；或者R1与R2连接形成无取代的四元、五元或六元N-杂环或吗啉环；X选自C1–C10的烷基或苯基；
所述的式II化合物中，Y选自Cl、Br或I；
R3、R4各自独立地选自C1–C10的烷基；C3–C6的环烷基；金刚烷基；三甲基硅基；苯基或取代苯基中的相同或不同基团，其中取代苯基为单取代、双取代或三取代，取代基选自C1–C4烷基，卤原子，三氟甲基，硝基，氰基，羟基，烷氧基，酯基，硼酸基或硼酸酯基。
2.根据权利要求1所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述的式I化合物中，所述X选自甲基、乙基、异丙基或苯基；所述R1、R2选自氢、取代或未取代的苯基、甲基、乙基、丁基、环己基，但R1、R2不能同时为氢；或者R1与R2连接形成无取代的四元、五元或六元N-杂环或吗啉环；所述的“取代的苯基”中所述的“取代”是指被下列取代基中的一个或多个所取代：C1–C5烷基、C1–C5烷氧基、卤素、三氟甲基或苯基；当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；
所述的式II化合物中，所述Y选自Cl、Br或I；所述R3、R4选自乙基、异丙基、叔丁基或仲丁基中的相同或不同基团；或者R3、R4选自金刚烷基、三甲基硅基中的相同基团；或者R3、R4选自环己基、苯基和取代苯基中的相同或不同基团；其中取代苯基为单取代、双取代或三取代，取代基相同或者不同，取代基选自C1–C4烷基，卤原子，三氟甲基，硝基，氰基，羟基，烷氧基，酯基，硼酸基或硼酸酯基。
3.根据权利要求2所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述的式II化合物为下列化合物之一：
或
所述的式I化合物为下列化合物之一：
4.根据权利要求3所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述的式I和式II为如下所示：
5.根据权利要求1所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：将化合物I和化合物II溶于有机溶剂，25℃-80℃下搅拌反应得粗产物。
6.根据权利要求5所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，化合物I和化合物II的摩尔比为1:1-1:1.5。
7.根据权利要求6所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，化合物I和化合物II的摩尔比为1:1.05。
8.根据权利要求5所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自卤代烃类溶剂、腈类溶剂、烃类溶剂、硝基烃类溶剂或酯类溶剂中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的氰基甲酰胺类化合物的合成方法，其特征在于，所述卤代烃类溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷和四氯化碳中的一种或多种，所述腈类溶剂为乙腈和/或苯甲腈，所述烃类溶剂为苯和/或甲苯，所述硝基烃类溶剂为硝基苯和/或硝基甲烷，所述酯类溶剂为乙酸乙酯。
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