TWI322813B - Process for the preparation of 7alpha-methylsteroids - Google Patents
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Description
1322813 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製備7α -甲基類固醇的方法。 [先前技術〕
7α -甲基類固醇代表一種重要的藥理活性化合物類 別。一種在7-位置上具有甲基之類固醇實例係(7 α,17α)-17-羥基-7-甲基-19-原娠-5(10)-烯-20-炔-2-酮(利飛亞 (tibolone)),其係作爲治療更年期倂發症之賀爾蒙替代療 法使用的LWial®之活性組份。利飛亞係致力於組織特異 性賀爾蒙活性之化合物。在實驗室及臨床硏究中,利飛亞 致力於對熱調節系統、陰道組織及骨頭的雌激素效應,但 是不對乳房或子宮內膜展現雌激素效應。目前也正在調查 利飛亞對骨頭有希望的效應,以預防在有可能患有骨質疏 鬆症之婦女中的該症狀。(l)PavIov,P.W.等人之Gynecol. Endocrinol. 1999; 1 3:230-237,2) Tibolone (Li vial). A new steroid for the menopause,Drug Ther. Bull. 1991; 29:77-8,3) Moore R. A·之 Systematic and economical review for Livial,在 Rymer J(編輯)之 Livial: A review of clinical studies. B r. J. Gynaecol. 1 999; 106(3 Supp]. 19)1)。 7α-甲基類固醇的另一種重要的藥理類別係7α 甲 基- 】9-去甲睪甾酮(ΜΕΝΤ™)及在17-位置上相關的酯類 (WO 9 9/6 7271),其係針對貿爾蒙替代療法及雄性生育控 (2) (2)1322813 制發展的合成雄激素。已有硏究證明ΜΕΝΤ™具有比維持 肌肉量、效力和性欲之雄性賀爾蒙睪甾酮及比其抑制精液 產生之能力更具效力。MENTtm也不會如睪甾酮—樣使攝 護腺增大,其可能得到更安全的醫學用途。(1) Ogawa,S. 等人之 1 9 9 6 ; 3 0 : 74 - 8 4 · Η〇 r m οn es an d B eh a vi 〇r, 2)
Robbins, A.等人之 Society for Neuroscience Abstracts 1 994; 20(第 1 部份):3 76, 3 ) S u n d a r am,K _ 等人之 A η n a 1 s of Medicine 1 993; 25:1 99-205,4) Morali, G.等人之
Biology of Reproduction 1 993; 49:577 - 58 1 )) o 在7-位置上具有甲基的第三種潛在有利的類固醇實 例係3-羥基- 7α-甲基-21-[2’-甲氧基-4’-(二乙胺基甲基) 苯氧基]-19 -原娠-1,3,5(10)三烯檸檬酸鹽(SR 16234),其 係已發現具有效的組織選擇特性的抗腫瘤活性及在人類乳 房腫瘤細胞中具有完全的拮抗劑抗雌激素活性之選擇性雌 激素受體抑揚調節劑(SERM)。(1) WO 01/589 1 9 Α2,2) WO 99/33859 Α2, 3) US6,28 1,205 Β 1, 4) U S 2 0 0 2 0 0 3 2 1 8 0 Α1)。 自合成的觀點而言,在C-7上以立體選擇性引入取代 基的作用係構成自該重要的類固醇類別轉變代表性組合物 的關鍵作用。根據文獻,通常以a)烷基鎂鹵素對4,6-不飽 和3-酮基類固醇之以氯化亞銅或醋酸銅催化之1,6_共軛加 成作用’或b)對4,6-不飽和3-酮類固醇之以銅-鋰烷基試 劑之共軛加成作用完成在類固醇主鏈的7-位置上引入烷 基的作用。但是這些方法通常產生7α:-與7泛-烷基類固 (3) (3)1322813 醇以a,y9-比從1.5:1至9:1爲範圍之混合物(l) Modi, S. Ρ·等人之 J. 〇rg. Chem. 1 989; 54:23 1 7-232 1,2) Grunwell, J . F. S t e r o i d s,1 9 7 6 ; 2 7 : 6,7 5 9,3) C a m p b e 11,J . A ·等人之 J. Am. Chem. Soc. 1 959; 8 1:4069, 4) Grunwell, J. F.
Steroids, 1976; 27:6,750, 5)美國專利 3,798,213, 6) Van Vlient N. P.等人之 Reel. Trav. Chim. Pays-Bas 1986; 105:111)。以色層分離法或以重複再結晶之費勁的整理步 驟只可以達成自伴隨不希望的7;9 -異構物分離出在藥理 上有利的 7 a -異構物,其係不無效的酵素抑制劑 (O’Reilly, J_ M.等人之 J. Med. Chem. 1 995; 38:2842)。兩 種操作會明顯降低預期的7α-異構物產量。 在W0 01/5 8919中,將4,6·不飽和3-酮基類固醇在 溴化鋰的存在下以甲基鋰在7 -位置上烷基化。在該案例 中報導在以ΤΗΡ-醚保護現存的羥基之後,依其所述以有 利於自類固醇的α-面與鋰起複合物的形成反應會使該7_ 烷基化作用的立體選擇性降低。雖然選擇度增加,但不幸 地是在該最後的方法中,只以67 %的中等產量之7α-甲基 類固醇反映出醋酸鹽保護基與甲基鋰的高反應性。 已發展出引入7-烷基的另一選擇方法,但是其不具 通用性。只可以引入有限的烷基選擇性,該方法被限制成 以芳族Α-環合成類固醇,或需要附加的反應步驟,使得 這些方法通常無效。例如,以6-酮基雌二醇轉化成6-(苯 磺醯基)-6-脫氫雌二醇(其係進行有機鋰試劑對c_7_位置 之共軛加成作用),接著以附加步驟除去颯基,以製備經 -8 - (4) (4)1322813 7α-取代之雌二醇(Kiinzee Η.等人之 Tetrahedron Lett. 1994; 35:11, 1691)。在最新的方法中,以6 -酮基雌二醇 之烷基化作用,接著以三氟化硼乙醚絡化物及三乙基甲矽 烷之脫氧作用及去保護作用製備經7α-取代之雌二醇 (Tedesco, R.等人之 Tet r a h ed ro n Le 11 · 1 997; 38:46, 7997)。在WO 01/58919中,以6 -酮基雌二醇與甲基碘在 二異丙基胺鋰的存在下反應,接著使用氫及鉑和鈀以催化 除去6-酮,使6-酮基雌二醇在7-位置上烷基化;報導提 出在以THP-醚保護現存的羥基之後,依其所述以立體阻 擋類固醇的;5-面會使該7-烷基化作用的立體選擇性增 加。在DE 4,0 1 8,828 A中,其係說明以8,9-不飽和雌二 醇與甲醛在路易士酸存在下的一系列反應,接著以觸媒氫 化作用 '甲苯磺醯化作用及還原作用製備7 α -甲基雌二 醇。在ΕΡ 0,262,201 Β1中,以烯丙基三烷基甲矽烷或烯 丙基三烷基錫化合物在路易士酸存在下的櫻井(S akurai)反 應,接著與參(三苯滕)氯化铑(1)(威爾金森氏(Wilkinson’s) 觸媒)之選擇性氫化作用,自4,6-不飽和3-酮基類固醇說 明 7α-丙基類固醇之製備作用(也參考 Nickisch, K; Laurent, H. Tetrahedron Lett. 1 988; 29:1 3, 1 533)。 因此,合成7-烷基類固醇的主要挑戰係以銅介入之 1,6-共軛加成作用的非對映選擇性的控制,其係引入7-烷 基最直接的方法。 【發明內容】 -9- (5) (5)1322813 根據本發明’目前已發現製備式I之7α -甲基類固醇 的方法
其中R1係氫、甲基或C三CH ; R2 係(CH2)nOH,其中 η 係 0、1 或 2 ; 其係藉由格利雅試劑CH3MgX(X係齒素,Cl、Br或I) 對式II之4,6·不飽和3 -酮基類固醇之以銅介入之1,6 -共 軛加成作用
其中R1及R2係如先前之定義,該方法包含以三烷 基矽烷基保護式II之類固醇的羥基,接著以格利雅試劑 處理羥基經保護之類固醇。 本發明的方法導致類固醇基質溶解度的增加,開啓在 該方法中增加類固醇基質濃度的可能性(可能有的濃度範 圍,但是類固醇濃度係以0.1至0.3莫耳較佳),並意外展 現有利於所欲之7 α -異構物之顯著改善的立體選擇性。 -10- (6) (6)1322813 將不希望的7;β-異構物量降低至小於2.5%,本方法具有 超過6倍以上的選擇性改進作用(從約6 : 1至3 9 :])。 雖然於方法中羥基的三烷基矽烷基保護作用(其中弓丨 入7 α -乙基)已被事先報導(W0 01/05806 ),但是經報 導之選擇性只是85:15(α :泠)。 R1係以氫、甲基或Cs CH及R2係以ΟΗ,或Ri係 以氫及R2係以(CH2)2OH較佳。當R2係ΟΗ時,貝lj m係 以氫或Ce CH更佳。 供本發明的方法使用的較佳的格利雅試劑係 CH3MgCI。 可在熟悉本技藝的人熟知的許多溶劑或溶劑之混合物 中進行本發明的格利雅反應法,如四氫呋喃、二甲氧基乙 烷' 二乙醚、單·和乙二醇二甲醚、甲苯及類似物。以四 氫呋喃或二乙醚或這些溶劑之混合物較佳。以四氫呋喃係 最佳的溶劑。 使用與類固醇等莫耳或過量的格利雅試劑。類固醇對 格利雅試劑之莫耳比係1 : 1至1 : 7較佳。 可將其中根據本發明的方法引入三烷基矽烷基保護基 之步驟在1,6·共軛加成反應中整合,保留經改進之有利於 預期的7α-異構物之立體選擇性及不會損失產量。本文 使用的”烷基”術語代表(1 -4 C)烷基,其係具有1至4個碳 原子之支鏈或非支鏈烷基,特別是甲基或乙基。較佳的保 護基係三甲基矽烷基或三乙基矽烷基,以三甲基矽烷基最 佳。 -11 - (7) (7)1322813 在本發明的方法中,使用銅觸媒催化格利雅反應,如 以醋酸銅(II)、氯化銅(II)、溴化銅(II) '碘化銅(n)及類 似物。較佳的觸媒係選自醋酸銅(II)或氯化銅(II)。最佳的 觸媒係醋酸銅(II)。 本發明的格利雅反應法之反應溫度不是非常重要,但 是應該維持在低溫下,以介於- 78°C至〇°C之間較佳。較 佳的溫度範圍係從-35°C至-25°C。 該新方法首先係以直接法有效增加甲基鎂鹵素對羥基 化4,6-不飽和3-酮基類固醇之以銅催化之1,6-共軛加成作 用的立體選擇性,因此不需要以麻煩的色層分離作用或重 複的再結晶作用進行費勁的整理步驟。 在本發明適合的方法中,將羥基4,6 -不飽和3 -酮基類 固醇以三烷基矽烷基試劑處理,以保護羥官能度,然後將 以矽烷基保護之類固醇溶液加入在適當溶劑中的銅觸媒與 格利雅試劑之混合物中,然後攪拌一段時間,接著除去保 護基。三烷基矽烷基保護基的除去係發生在對4-不飽和 3-酮基類固醇共軛所要求之典型的條件下,得到有效的單 步驟法。適合以酸處理三院基砂院基保護基的除去及3,5-不飽和鎂-烯酸鹽的平衡,以結束得到預期的式I之7α-甲基類固醇的方法。 本發明的方法特別有用於製備7α -甲基類固醇(7 α,17 a )-17-羥基-7-甲基-19-原娠-4-烯-20-炔·3-酮、適合 於製備(7α,17a )-17-羥基-7-甲基-19-原娠- 5(10)-烯-20-炔-3-酮(利飛亞)、製備7α-甲基-19-去甲睾甾酮(MEN T) (8) (8)1322813 及製備(7α )·21-羥基-7-甲基-19 -原娠-4 -烯-3-酮、適合於 製備3-羥基-7α -甲基-21-[2’-甲氧基-4,-(二乙胺基甲基) 苯氧基]-19 -原娠-1,3,5(1〇)-三烯檸檬酸鹽(SR16234)。以 未引入三烷機矽烷基保護基做比較,以約55 %產量及具有 85:15之7α,;0-比之17^5-17-羥基雌-4,6-二烯-3-酮之以 銅催化之1,6-共軛加成作用製備MENT(根據US5,342,834; FR4.521M所說明之步驟)。分別以庚烷及水性丙酮的重複 結晶作用只可能達成7 α -異構物的分離,使總產量降低 至44 %的中等產量。在根據本發明的適合的方法中,在 1,6-共軛加成反應之前,先以三甲基矽烷基保護基的引入 使Μ Ε Ν Τ的總產量增加至7 9 %,以其改進8 0 %之總產量。 本發明進一步的目的係21-羥基-19-原娠-4,6-二烯-3-酮化合物,其係在本發明的方法中適合用於製備(7 a )-21-羥基-7 -甲基-19 -原娠-4_烯-3-酮之中間物,依此以其適合 於製備3-羥基- 7α-甲基-2卜[2、甲氧基-4,-(二乙胺基甲基) 苯氧基]-19-原娠-1,3,5(10)-三烯檸檬酸鹽(51116234)。 由以下的實例進一步例證本發明,其不代表任何的限 制。 【實施方式】 實例 實例1 7 α -甲基-19-去甲睪甾酮(7 α -methyl-19-nortestosterone) (ΜΕΝΤ) (9) (9)1322813 將氯三甲基甲矽烷(34.4毫升,370毫莫)在氮氣下及 20 °C下逐滴加入在無水四氫呋喃(250毫升)中的(17召)-17-羥基雌-4,6-二烯-3-酮(25公克,92毫莫耳)(冒以“〖以11,八.
Helv. Chim. Acta,1 940; 23:3 8 8)及三乙胺(50 毫升,350 毫莫耳)之溶液中。將所得混合物在回流下攪拌2小時。 將反應混合物冷卻至室溫,加入水(125毫升)及將混合物 以甲苯(250毫升)萃取。將合併的有機層以10%氯化鈉水 溶液(125毫升)清洗及在減壓下蒸發,以產生成爲殘餘固 體之17-三甲基甲矽烷氧基中間物,將未分離之該固體溶 解在無水四氫呋喃(250毫升)中。將該溶液在-30 °C下以2 小時加入在四氫呋喃(120毫升)中的醋酸銅(11)(2.58公 克,12.5毫莫耳)與3克分子量甲基氯化鎂溶液(61.6公 克,185毫莫耳)之混合物中,並將橘紅色溶液在-30°C下 攪拌1小時。接著將反應混合物倒入硫酸(36.5毫升,681 毫莫耳)與水(500毫升)之溶液中,並在40t下攪拌2.5小 時。以加入醋酸鈉成爲PH3.5,並將混合物以醋酸乙酯 (260毫升)萃取及以水性氯化銨(83毫升,10%)清洗。在 減壓下以蒸發除去溶劑之後,加入水性丙酮(150毫升, 50%),並在-10 °C下結晶 7 α -甲基-19-去甲睪甾酮 (ΜΕΝΤ),具有99:1之7 α,冷-比(19.6公克,79%)(根據 US5,342,834; FR4.521M)。】Η - N M R (4 0 0 Μ H z,CDC13): <5 5.68(bt, 1H, C(4)H), 3.54(t, 1H, C(17)H), 2.37-0.88(m, 19H),0.66(s, 3H, C(18)H3), 0.61(d,3H,C(7)CH3)。 (10) (10)1322813 實例2 (7α,]7α )-17-羥基-7-甲基-19-原娠-4-烯- 20-炔-3-酮(( 7 a ,17 a )-17-hydroxy-7-methyl-19-norpregn-4-en-20-yn-3-one) 將氯三甲基甲矽烷(6.28毫升,67.5毫莫耳)在氮氣下 及20 °C下逐滴加入在無水四氫呋喃(50毫升)中的(ΐ7α)-17-羥基-19-原娠-4,6-二烯·20·炔-3-酮(5.0公克,17毫莫 耳)(GB 935 1 1 6)及吡啶(11.4毫升,142毫莫耳)之溶液 中。將所得混合物在回流下攪拌2 · 5小時。將反應混合物 冷卻至室溫,加入水(25毫升)及將混合物以甲苯(50毫升) 萃取。將合倂的有機層以水性甲醇(25毫升,70%)清洗及 在減壓下蒸發,以產生成爲殘餘固體之17_三甲基甲矽院 氧基中間物,將未分離之該固體溶解在無水四氫呋喃(U0 毫升)中。將該溶液在-3 0 °C下以2小時加入在四氫呋喃 (50毫升)中的醋酸銅(11)(0.58公克,2.9毫莫耳)與3克分 子量甲基氯化鎂溶液(40公克,118毫莫耳)之混合物中, 並在-3 0 °C下攪拌1小時。接著將反應混合物倒入硫酸(6.8 毫升,126毫莫耳)與水性四氫呋喃(160毫升,15%)之溶 液中’並在2 0 °C下攪拌8小時。以加入醋酸鈉成爲 pH3.5,並在減壓下以蒸發除去溶劑之後,結晶出(7α,17 α)-]7 -羥基-7-甲基-19 -原娠-4 -烯-2 -炔-3 -酮,具有95:5 之 7cr,卢-比(5.2 公克 ’ 99%)(根據文獻:Van Vliet, Ν. Ρ. 等人之1^(:1.1^3乂.(:1^111.?3丫5-835,1 986;105:111)。|11-NMR (400MHz, CDC]3):6 5.86 (bt, 1H5 C(4)H), 2.59(s, 1H5 (11) (11)1322813 C(21)H)5 2.52-0.8 6(m,19H),0.94(s,3H,C(I8)H3),0.79(d, 3H,C(7)CH3)。 實例3 21-經基-19 -原娠-4,6 -二稀-3·酮(2]-hydroxy-19-norpregn-4,6-dien-3-one) 將4 -甲苯磺酸(100毫克,0.56毫莫)在氮氣下及-5 °C 下加入在乙醇(60毫升)中的2卜羥基-19-原娠-4-烯-3-酮 (30.0公克,99.2毫莫耳)(W〇 0W5 8 9 1 9)及原甲酸三乙酯 (22.1毫升,133毫莫耳)之懸浮液中。在〇°C下攪拌2小 時之後,將反應混合物以三乙胺(0.22毫升,1.6毫莫耳) 中止及在回流下加熱1 5分鐘。將反應混合物以乙醇(5 0 毫升)、醋酸乙酯(1.0公升)、水(500毫升)及二氯甲烷 (5 00毫升)稀釋。將有機層分開,將水層萃取(二氯甲烷, 2x25 0毫升)及將合倂的有機層在真空中濃縮。將在 THF(140毫升)中的殘餘物(50公克)之溶液加入在20°C下 在甲醇(140毫升)、水(19毫升)、醋酸(5_1毫升)及吡啶 (1·9毫升)中的氯醌(26公克,106毫莫耳)之懸浮液中。在 該溫度下攪拌2小時之後,將反應以在水(490毫升)中的 氫氧化鈉(42公克,1.05莫耳)及亞硫酸氫鈉(4.9公克,28 毫莫耳)之溶液中止。將水層萃取(二氯甲烷’ 3x500毫 升),將合倂的有機層清洗,直到成中性PH(水,4x100毫 升)爲止,並在真空中濃縮,以產生清洗及在減壓下蒸 發,以產生21-羥基-19-原娠-4 5 6 -二烯-3-酮(25.0公克’ (12) (12)1322813 84%)。將產物以管柱色層分離法及自醋酸乙酯之結晶作用 純化(10.9 公克,37%)。】1^厘11(4001^1^,匸〇(:13):(5 6.25-6.17(ABX dq,2H,C(6)H 及 C(7)H),5.76(bd,1H, C(4)H), 3.73-3.5 8(m, 2H, C(21)H2OH), 2.50- 1.08(m, 19H), 0.69(s, 3H, C( 1 8)H3)。 (7α )-21-羥基·7-甲基-19-原娠-4-烯-3-酮 將氯二甲基甲砂焼(2.0毫升,33.3毫莫耳)在氮氣下 及20°C下逐滴加入在無水四氫呋喃(1〇〇毫升)中的21_羥 基-19 -原娠-4,6 -二烯-3-酮(5.0公克,17毫莫耳)及三乙胺 (12毫升’ 80毫旲耳)之懸浮液中。將所得混合物在回流 下攪拌1小時。將反應混合物冷卻至室溫,加入水(50毫 升),將有機層分開及將水層以甲苯(25毫升)萃取。將合 併的有機層在真空中濃縮,產生矽烷基醚粗中間物(11公 克)。將在四氫呋喃(121毫升)中的矽烷基醚之溶液以45 分鐘加入在-20°C下在THF(45毫升)中的醋酸銅(285毫 克,2.86毫莫耳)及甲基氯化鎂(在THF中的3.0克分子量 溶液,38,8毫升’ 116毫莫耳)之溶液中。在該溫度下攪 拌1小時之後’將反應以在水(125毫升)及THF(25毫升) 中的硫酸(6.7公克,68毫莫耳)之溶液中止。在20。(:下攪 拌17小時之後’將反應混合物蒸餾成無THF,並將產物 以二氯甲烷(3x50毫升)萃取。在真空中濃縮之後,獲得成 爲非晶形固體之(7a )-21-羥基-7 -甲基·19-原娠-4-稀-3-酮’具有95:5之7α /冷比(5.2公克,99%)(根據文獻 -17· (13)1322813 WO 0 1/5 89 1 9)。 1 H-NMR(400MHz, CDC13): δ 5.85(bt, 1H, C(4)H), 3.7 5-3.57 (m, 2H, C(21)H2〇H), 2.50-0.97(m, 22H), 0_77(d,3H, C(7)CH3),0.67(s,3H,C(18)H3)。
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Claims (1)
1322813
(1) 拾、申請專利範圍 1·—種製備式I之7α-甲基類固醇的方法; R2
其中R1係氫、甲基或Cs CH ; # R2 係(CH2)nOH,其中 η 係 0、1 或 2; 其係藉由銅媒介的格利雅試劑(Grignard reagent) CH3MgX(X係鹵素)與式π之4,6_不飽和3_酮基類固醇之 1,6 _共軛加成反應 R2
(Η)
其中R1及R2係如先前之定義, 該方法包含以三烷基矽烷基保護式II之類固醇的羥 基’接著以格利雅試劑處理羥基經保護之類固醇。 2.如申請專利範圍第1項之方法,其中R1係氫、甲 基或CH及r2係〇Η。 3 ·如申請專利範圍第i項之方法,其中R i係氫及R2 係(C Η 2) 2 ο Η。 -19· (2) (2)1322813 4·如申請專利範圍第1或2項之方法,其中格利雅試 劑係 CH3MgCl。 5. 如申請專利範圍第丨或2項之方法,其中三院基砂 烷基係三甲基矽烷基。 6. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中格利雅反 應之溶劑係四氫呋喃 '二乙醚或彼之混合物。 7. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中類固醇濃 度係0.1至0.3莫耳。 8. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中類固醇對 格利雅試劑之莫耳比係1:1至1 :7。 9. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其中使用醋酸 酮(II)或氯化銅(II)作爲銅觸媒。 10 ·如申請專利範圍第1或2項之方法,其中格利雅 反應之反應溫度係-78°C至0°C。 11_—種2卜羥基-19-原娠-4,6-二烯-3_酮化合物(21- hydroxy-19-norpregn-4,6-dien-3-〇ne) ° 12. 如申請專利範圍第3項之方法’其中格利雅試劑 係 CH3MgCl » 13. 如申請專利範圍第3項之方法,其中三烷基矽烷 基係三甲基矽烷基。 1 4.如申請專利範圍第3項之方法,其中格利雅反應 之溶劑係四氫呋喃 '二乙醚或彼之混合物。 15.如申請專利範圍第3項之方法’其中類固醇濃度 係〇 · I至0.3莫耳。 -20- (3) (3)1322813 1 6.如申請專利範圍第3項之方法,其中類固醇對格 利雅試劑之莫耳比係1 : 1至1 : 7。 17.如申請專利範圍第3項之方法,其中使用醋酸酮 (II)或氯化銅(II)作爲銅觸媒。 1 8 .如申請專利範圍第3項之方法,其中格利雅反應 之反應溫度係-7VC至0°C。
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