ITMI20012363A1 - Metodo per la sintesi di catene laterali di cefalosporine - Google Patents

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Walter Cabri
Francesco Olivani
Marco Alpegiani
Giovanni Pozzi
Valentina Pizzamiglio
Gomez Patricio Martin
Elena Pianta
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Antibioticos Spa
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Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo:
"METODO PER LA SINTESI DI CATENE LATERALI DI CEFALOSPORINE”
La presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di sali di basi organiche azotate con acidi carbossilici di formula (I)
m cui:
- Q è azoto, un residuo idrocarbile (CH) o clorocarbile (CC1);
- R è tritile, benzidrile o para-metossi benzile.
Il processo consente di ottenere con alta resa e purezza i prodotti di formula (I) a partire dai prodotti di formula (II)
in cui Q è come sopra definito.
I sali degli acidi di formula (I) con basi organiche azotate possono essere facilmente trasformati nei corrispondenti acidi liberi (I) o loro solvati, oppure nei composti di formula generale (III), isolabili o da utilizzarsi in situ, per la sintesi di antibiotici cefalosporanici di terza e quarta generazione, come
Nei prodotti di formula generale (III) Q ed R sono come sopra definiti, mentre Z è un gruppo attivante della funzione carbossilica generalmente utilizzato nella sintesi degli antibiotici cefalosporanici, come un’anidride, un estere o un alogenuro acilico.
INTRODUZIONE
Gli acidi carbossilici di formula (I) sono importanti sintoni per la produzione di cefalosporine di terza e quarta generazione ad ampio spettro di attività e caratterizzate da elevata potenza contro microorganismi Grampositivi e Gram-negativi.
I più efficienti metodi finora noti per la loro preparazione prevedono (schema 1) la derivatizzazione di esteri di formula (IV), mediante la salificazione della funzione idrossi-imminica con sodio idruro (US 4935508) o con potassio ter-butilato (US 5637721) e successivamente la reazione con alogenuri di formula (V) per ottenere i derivati di formula (VI). La resa di questa reazione normalmente non supera 1’ 80%. I prodotti di formula (VI) richiedono una reazione di idrolisi per la conversione in acidi di formula (I), che devono poi essere purificati come solvati con ammidi organiche. La resa globale generalmente non supera il 60% ed il processo risulta svantaggioso dal punto di vista produttivo, poiché i passaggi per ottenere gli acidi di formula (I) adeguatamente puri per l’utilizzo successivo sono numerosi.
Nei prodotti indicati nella schema 1, Q ed R sono come precedentemente definiti e R’ è un residuo alchilico.
Come riportato da Bucourt et al. in Tetrahedron 34, 2233 (1978), la reazione degli esteri di formula (IV) con alogenuri di formula (V) in presenza di ammine terziarie (schema 2) conduce invece alla formazione di prodotti N-funzionalizzati di formula (VII) oppure di prodotti Ν,Ο-bis-funzionalizzati di formula (Vili), in cui Q, R e R’ sono come sopra definiti.
Si è ora trovato che è possibile ottenere in un unico passaggio, con elevate rese ed elevata purezza, i sali dei prodotti di formula (I) con basi organiche azotate, per reazione degli acidi carbossilici di formula (II) con alogenuri di formula (V) in presenza di basi organiche azotate ed in solventi organici inerti di comune uso industriale.
Detti sali possono essere impiegati vantaggiosamente per la preparazione di intermedi, isolabili o da utilizzarsi in situ, di sintesi di cefalosporine di terza e quarta generazione. Infatti, grazie alla loro buona solubilità nei solventi organici tradizionalmente utilizzati per queste preparazioni, come ad esempio il cloruro di metilene, l’acetato d’etile ed il tetraidro furano, questi sali consentono reazioni più veloci con vantaggi sulla resa e sulla purezza dei prodotti ottenuti.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
La presente invenzione riguarda un processo per la preparazione di sali di basi organiche azotate con acidi carbossilici di formula generale (I)
in cui:
- Q è azoto, un residuo idrocarbile (CH) o clorocarbile (CC1), preferibilmente azoto;
- R è tritile, benzidrile o para-metossi benzile, preferibilmente tritile; comprendente la reazione di un acido carbossilico di formula generale
in cui Q assume il significato precedentemente definito, con un alogenuro di formula (V)
in cui R assume il significato precedentemente definito e X è alogeno scelto fra cloro, bromo e iodio,
in presenza di una base organica azotata e di un solvente organico inerte.
La base organica azotata può essere scelta fra: un’ammina terziaria, preferibilmente trietilammina, tributilammina, N-etil diisopropilammina, N-metil morfolina, N-metil pirrolidina, N-metil piperidina, triottilammina; un’ammidina, preferibilmente diazabiciclononene (DBN) e diazabicicloundecene (DBU); una guanidina, preferibilmente tetrametil guanidina. Il solvente organico inerte può essere scelto fra: idrocarburi alogenati, preferibilmente cloruro di metilene e dicloroetano; esteri di acidi carbossilici, preferibilmente acetato d’etile e acetato di butile; chetoni, preferibilmente acetone, dietil chetone e metil-etil chetone; ammidi, ad esempio N,N-dimetilformammide, Ν,Ν-dimetilacetammide, N-metilpirrolidinone; idrocarburi aromatici, preferibilmente benzene, toluene e xilene; eteri, preferibilmente tetraidrofurano, diossano o glicole etilenico dimetiletere; solfossidi o solfoni, preferibilmente dimetilsolfossido, dimetilsolfone e solfolano; o loro miscele.
La reazione può essere condotta a temperature comprese fra -50° e 200°C, preferibilmente fra 0° e 100°C.
L’alogenuro (V) viene impiegato tipicamente in quantità stechiometrica rispetto al prodotto di formula (II) o in lieve eccesso molare, mentre la base organica può essere presente in rapporto variabile da 1:1 a 1:10, preferibilmente da 1:2 a 1:5.
L’alogenuro, che solitamente viene aggiunto ad una miscela costituita dal prodotto di formula (II), dalla base e dal solvente organico inerte, può essere aggiunto tal quale in unica porzione o in più porzioni, oppure sciolto in idoneo solvente organico, ad esempio cloruro di metilene, dicloroetano, toluene o xilene, e aggiunto nella miscela di reazione in un tempo variabile da pochi minuti ad alcune ore. Solitamente la reazione si considera terminata quando il prodotto di formula (II) residuo è inferiore al 3% (analisi HPLC).
I sali, d’ora in poi definiti prodotti (IA), generalmente cristallizzano nel corso della reazione o per raffreddamento della miscela e possono così essere facilmente separati per filtrazione. Essi vengono solitamente ottenuti con elevata purezza; se necessario possono essere purificati da eventuali sottoprodotti di sintesi (ad es. prodotti bis- o tris-funzionalizzati), per trattamento con solventi organici inerti scelti fra idrocarburi alogenati, preferibilmente cloruro di metilene e dicloroetano, idrocarburi aromatici, preferibilmente toluene e xilene, o loro miscele, eventualmente in presenza di cosolventi come ammidi, preferibilmente Ν,Ν-dimetilformammide, N,N-dimetilacetammide ed N-metil pirrolidinone, a temperature comprese fra 10° e 100°C, preferibilmente fra 25° e 70°C. Un’ulteriore purificazione dei sali (IA) da tracce del prodotto di partenza (II) e dai cloridrati di ammine idrosolubili che eventualmente possono accompagnare il prodotto può essere effettuata per trattamento con acqua o con un solvente acquoso.
L’essiccamento dei sali (IA) non richiede particolari accorgimenti e può essere eseguito, ad esempio, sotto vuoto o per ventilazione a temperature da 30° a 100°C.
I sali (IA) possono essere utilizzati per la preparazione dei corrispondenti acidi liberi di formula (I) e dei loro solvati, ad esempio con formammide, dimetilformammide, dimetilacetammide, o N-metilpirroli dinone in accordo con metodi tradizionali riportati in letteratura ( Liebigs Ann. 1996, 1743 - 1749).
Ancor più vantaggiosamente, i sali (IA) possono essere impiegati per la preparazione di derivati attivati di formula generale (III), isolabili o da utilizzarsi in situ nelle reazioni di acilazione per ottenere antibiotici cefalosporanici, come Cefdinir, Cefdalossima e altre cefalosporine di terza e quarta generazione, applicando le procedure descritte in letteratura (US 6,093,814, Organic Process Research & Development 1997, 1 121-123).
Nei prodotti di formula (III) Q ed R sono come precedentemente descritti, mentre Z è un gruppo attivante della funzione carbossilica che, assieme al gruppo C=0 cui è legato, costituisce:
1. un’anidride mista di formula -C(0)-0-P(0)(0Ri)2 dove Rj è un gruppo arilico o un gruppo alchilico lineare o ramificato composto da 1 a 6 atomi di carbonio; anidride preferita è l’anidride con l’acido dietilfosforico di formula -C(0)-0-P(0)(0Et)2 {Synthetic Communication, 28(1), 1998, 35-44);
2. un’anidride mista di formula -C(O)-O-P(S)(ORI)2 dove R! è come sopra definito; anidride preferita è l’anidride con l’acido dietiltiofosforico, di formula -C(0)-0-P(S)(0Et)2 (EP 0812846);
3. un’anidride mista di formula -C(0)-0-S02Ri dove Ri è come sopra definito; anidride mista preferita è quella con l’acido paratoluensolfonico, di formula -C(0)-0-S02(p-C6H4)CH3 (US 5,589,594); 4. un’anidride mista di formula -C(O)-0-COR! dove R! è come sopra definito; anidride mista preferita è quella con l’acido pivalico, di formula -C(0)-0- COC(CH3)3 ;
5. un’anidride mista di formula -C(0)-0-C02R] dove Rj è come sopra definito; anidride mista preferita è quella con acido etilcarbonico, di formula -C(0)-0-C02Et;
6. un estere attivo di formula -C(0)-0-R2 dove R2 è un residuo arilico o eterociclico come pentacloro-1 -fenile, benzotriazol-l-ile, N-succiniimmido, N-ftalimmido; preferito è l’estere con 1-idrossibenzotriazolo ( The Journal of Antibiotics, 1990, 43(12), 1564 - 1572);
7. un tioestere di formula -C(0)-S-R3 dove R3 è un residuo eterociclico scelto fra 2-piridile, benzotiazol-2-ile, benzossazol-2-ile, benzimidazol-2-ile; preferito è il tioestere con 2-mercaptobenzotiazolo (EP 0037380, EP 0849269),
8. un’ammide attivata di formula -C(0)NR3R4 dove NR3R4 costituisce il residuo di un eterociclo azotato scelto fra imidazolile, 1,2,4-triazolile, tetrazolile, benzotriazolile; preferita è l’ammide con benzotriazol-3-ossido-l-ile {The Journal of Antibiotics, 1993, 46(2), 359 - 361);
9. un cloruro acido di formula -C(O)Cl, dove il gruppo amminico del composto di formula (I) può essere libero o in forma di sale con un acido minerale o con un acido organico (US 6,030,965).
Rispetto agli acidi di formula (I), i sali (IA) sono di solito più solubili nei solventi organici tradizionalmente usati per le reazioni di attivazione, come cloruro di metilene, acetato d’etile e tetraidro furano e le reazioni sono generalmente più veloci, avvengono con rese più elevate e portano all’ ottenimento di prodotti di formula (III) maggiormente puri.
I sali (IA) consentono pertanto di realizzare un processo di sintesi di cefalosporine di formula generale (IX),
comprendente la conversione di un sale di formula (IA) in un composto di formula (III), la reazione di quest’ultimo con un opportuno derivato dell’acido 7-ammino-cefalosporanico e la successiva deprotezione della funzione idrossi-imminica.
Nei prodotti di formula (IX), Q è come precedentemente definito e A è un residuo tipico nella chimica delle cefalosporine, preferibilmente vinile, (-CH=CH2) O metossimetilene (-CH2-0-CH3).
Il processo sopradescritto consente di preparare preferibilmente i composti (IX) Cefdinir, in cui Q è il radicale idrocarbile (-CH) ed A è vinile, e Cefdalossima, in cui Q è il radicale idrocarbile (-CH) ed A è metossimetilene.
I seguenti esempi illustrano l’invenzione in maggior dettaglio. ESEMPI
Esempio 1 - Preparazione del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Ad una sospensione di 200 grammi dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-idrossimmino acetico in 2.2 litri di solfolano e 500 mi di trietilammina riscaldata a 84÷90°C sono stati aggiunti, nel tempo di 2.5 ore e sotto vigorosa agitazione, 297 grammi di trifenilclorometano sciolti in 1300 mi di toluene. La miscela di reazione è stata mantenuta sotto vigorosa agitazione a 85÷90°C per 1 ora. La sospensione è stata raffreddata a 20°C e dopo 1.5 ore è stata filtrata. Il solido è stato lavato con acqua e toluene. Dopo essiccamento si sono ottenuti 475 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
IR (KBr)cm-j: 3440 -3230, 3054, 1610.
1H-NMR (300MHz, DMSO-d6) δ:7.45÷7.10 (15H, mm, fenil-H); 7.00 (2H, s, -NH2); 6.50 (IH, s, tiazolo-H); 2.97 (6H, q, -CH2 trietilammina); 1.14 (9H, t, -CH3 trietilammina).
Procedendo come descritto nell’esempio 1 e sostituendo la trietilammina con l’idonea base organica si sono ottenuti i seguenti prodotti:
sale di tributilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico;
sale di N-metil morfolinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico;
sale di N-metil pirrolidinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico;
sale di N-metil piperidinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico;
Esempio 2 - Preparazione dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Ad una sospensione di 200 grammi dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-idrossimmino acetico in 2.2 litri di solfolano e 500 mi di trietilammina riscaldata a 85÷90°C sono stati aggiunti, sotto vigorosa agitazione, 297 grammi di trifenilclorometano sciolti in 1300 mi toluene nel tempo di 2.5 ore. La miscela di reazione è stata mantenuta sotto vigorosa agitazione a 84÷90°C per 1 ora. La sospensione è stata raffreddata a 20°C e dopo 1.5 ore è stata filtrata. Dopo lavaggio con acqua, il solido è stato ripreso con 150 mi di acqua demineralizzata e 1100 mi di etanolo. La sospensione è stata riscaldata a 50°C e in 30 minuti sono stati aggiunti altri 1100 mi di etanolo. Si è raffreddato gradualmente in un’ora a 10°C e si è acidificato fino a pH 4.0 per aggiunta di acido cloridrico al 20%. La sospensione è stata quindi mantenuta per un’ora a 10°C, quindi è stata filtrata e il solido è stato lavato con acqua. Dopo essiccamento sono stati ottenuti 366 grammi dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Le analisi IR e NMR, per confronto con i dati riportati in letteratura (Kamachi et al., The Journal of Antibiotics, 1990, 1564-1572), hanno confermato la struttura del prodotto.
Esempio 3 - Purificazione del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Una sospensione di 150 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico in 600 mi di toluene è stata riscaldata a 65°C e lasciata in agitazione a 65°C per 60 minuti. La sospensione è stata raffreddata a 5°C e filtrata dopo un’ora . Il solido è stato lavato con toluene ed essiccato sotto vuoto a 65°C per 12 ore. Si sono ottenuti 134 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Esempio 4 - Purificazione del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Una sospensione di 300 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico in 600 mi di acqua demineralizzata è stata raffreddata a 10°C e lasciata in agitazione per 2 ore. La sospensione è stata raffreddata a 2°C e filtrata dopo un’ora . Il solido è stato lavato con acqua. Dopo essiccamento sono stati ottenuti 192 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
Esempio 5 - Preparazione di 2-Benzotiazolil-(Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritiloxiimminotioacetato.
Ad una sospensione di 310 grammi di bis(2-mercaptobenzotiazolil) disolfuro in 2250 mi di metilene cloruro a temperatura ambiente sono stati aggiunti 244 grammi di trifenilfosfma e la sospensione è stata mantenuta per 30 minuti sotto agitazione a 21°C. Si sono poi aggiunti alla sospensione 465 grammi del sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico in 5 minuti. La temperatura è salita a 27°C. La sospensione è stata mantenuta a 23÷25°C per 90 minuti, quindi è stata filtrata e il solido è stato lavato con cloruro di metilene. Dopo essiccamento si sono ottenuti 456 grammi di 2-benzotiazolil-(Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritiloxiimminotioacetato .
L’analisi NMR, per confronto con i dati riportati in letteratura (Wollmann et al., Liebigs Ann., 1996, 1743-1749), ha confermato la struttura del prodotto.

Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per la preparazione di sali di basi organiche azotate con acidi carbossilici di formula generale (I) in cui:
    Q è azoto, un residuo idrocarbile (CH) o clorocarbile (CC1); R è tritile, benzidrile o para-metossi benzile; comprendente la reazione di un acido carbossilico di formula generale (II)
    in cui Q assume il significato precedentemente definito con un alogenuro di formula (V)
    in cui R assume il significato precedentemente definito e X è alogeno scelto fra cloro, bromo e iodio, in presenza di una base organica azotata e di un solvente organico inerte.
  2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1) in cui la base organica azotata è un’ammina terziaria scelta fra trietilammina, tributilammina, N-etil disopropilammina, N-metil morfolina, N-metil pirrolidina, N-metilpiperidina, triottilammina.
  3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1) in cui la base organica azotata è un’ammidina scelta fra diazabiciclononene (DBN) e diazabicicloundecene (DBU).
  4. 4. Processo secondo la rivendicazione 1) in cui la base organica è la tetrametil guanidina.
  5. 5. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui il solvente organico inerte è scelto fra: idrocarburi alogenati, esteri di acidi carbossilici, chetoni, ammidi, idrocarburi aromatici, eteri, solfossidi o solfoni, o loro miscele.
  6. 6. Processo secondo la rivendicazione 5) in cui il solvente organico inerte è scelto fra cloruro di metilene, dicloroetano, acetato d’etile e acetato di butile, acetone, dietil chetone, metil-etil chetone, Ν,Ν-dimetilformammide, N,N-dimetilacetammide, N-metilpirrolidinone, benzene, toluene, xilene, tetraidrofurano, diossano, glicole etilenico dimetiletere, dimetilsolfossido, dimetilsolfone e solfolano o loro miscele.
  7. 7. Processo secondo una delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre la trasformazione dei sali come definiti alla rivendicazione 1) nei rispettivi acidi carbossilici (I).
  8. 8. Sali di basi organiche azotate con acidi carbossilici di formula generale
    in cui: Q è azoto, un residuo idrocarbile (CH) o clorocarbile (CC1) R è tritile, benzidrile o para-metossi benzile;
  9. 9. Sali secondo la rivendicazione 8) in cui la base organica azotata è un’ammina terziaria scelta fra trietilammina, tributilammina, N-etil disopropilammina, N-metil morfolina, N-metil pirrolidina, N-metil piperidina, triottilammina.
  10. 10. Sali secondo la rivendicazione 8) in cui la base organica azotata è un’ammidina scelta fra diazabiciclononene (DBN) e diazabicicloundecene (DBU).
  11. 11. Sali secondo la rivendicazione 8) in cui la base organica azotata è la tetrametil guanidina.
  12. 12. Sali secondo la rivendicazione 9) scelti fra: sale di trietilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico; sale di tributilammonio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico; sale di N-metil morfolinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico; sale di N-metil pirrolidinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico; sale di N-metil piperidinio dell’acido (Z)-2-(2-amminotiazol-4-il)-2-tritilossimmino acetico.
  13. 13. Processo per la preparazione di cefalosporine di formula generale (IX),
    dove Q è come definito alla rivendicazione 1) e A è un radicale vinile o metossimetilene, comprendente la reazione di un derivato di formula (III),
    dove Q ed R sono come definiti alla rivendicazione 1), mentre Z è un gruppo attivante della funzione carbossilica, con un acido 7-ammino-cefalosporanico e successiva deprotezione della funzione idrossi-imminica, caratterizzato dal fatto che il derivato di formula (III) viene ottenuto da un sale delle rivendicazioni 8) -12).
  14. 14. Processo secondo la rivendicazione 13) in cui nei composti di formula (III) Z è un gruppo attivante della funzione carbossilica che, assieme al gruppo C=0 cui è legato, costituisce: un’anidride mista di formula -C(O)-O-P(0)(OR1)2 dove Rt è un gruppo arilico o un gruppo alchilico lineare o ramificato composto da 1 a 6 atomi di carbonio; un’anidride mista di formula -C(O)-0-P(S)(OR1)2 dove Rj è come sopra definito; un’anidride mista di formula -C(0)-0-S02Ri dove R! è come sopra definito; un’anidride mista di formula -C(0)-0-C0R! dove Rj è come sopra definito; un’anidride mista di formula -C(0)-0-C02Ri dove R] è come sopra definito; un estere attivo di formula -C(0)-0-R2 dove R2 è un residuo arilico o eterociclico scelto fra pentacloro-1 -fenile, benzotriazol-l-ile, N-succiniimmido, N-ftalimmido; un tioestere di formula -C(0)-S-R3 dove R3 è un residuo eterociclico scelto fra 2-piridile, benzotiazol-2-ile, benzossazol-2-ile, benzimidazol-2-ile; un’ammide attivata di formula -C(0)NR3R4 dove NR3R4 costituisce il residuo di un eterociclo azotato scelto fra imidazolile, 1,2,4-triazolile, tetrazolile, benzotriazolile; un cloruro acido di formula -C(0)C1, dove il gruppo amminico del composto di formula (I) può essere libero o in forma di sale con un acido minerale o con un acido organico.
  15. 15. Processo secondo le rivendicazioni 13) e 14) in cui nei derivati di formula (IX) Q è il radicale idrocarbile (-CH) e A è il radicale vinile (-CH=CH2).
  16. 16. Processo secondo le. rivendicazioni 13) e 14) in cui nei derivati di formula (IX) Q è il radicale idrocarbile (-CH) e A è il radicale metossimetilene (-CH2-O-CH3).
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