专利名称：3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷类的2-溴-和2-硝基氧基衍生物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氯杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物及其制备方法和应用。
已知某些3-苯二酰亚氨基-α-(1-甲基-亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸的2-氯衍生物通过甲基-6-苯二酰亚氨基青霉烷酸酯与氯或硫酰氯反应制备(Kukolja S.，J.，Am.Chem.Soc.93，(1971)6267)。
也通过青霉素与卤化剂如氯分子或N-卤代琥珀酰亚氨反应制备卤代氮杂环丁酮(Haloazetidinones)(US4，159，984)。进而，公开了用卤化剂将从青霉素亚砜得到的氧代氮杂环丁烷亚磺酸重排成卤代氮杂环丁酮(Spitzer W.A.，Kukolja S.，Coodson T.，Lammert J.P.，Steven R.，Lilly Eli Co.，EP60120，相当于US4，368，156;Spitzer W.A.，Coodson T.，Lammert S.R.和Kukolja S.J.，Org.Chem.46，(1981)3569)。Narisada等公开了从青霉素得到的甲基硫代氮杂环丁酮合成氯代氮杂环丁酮(US4，138，486)。
S.Kukolja和S.R.Lammert进一步公开了起始于6-苯基乙酰胺-青霉烷酸三氯乙基酯的上述2-氯衍生物的制备方法(Croat.Chem.Acta 44，(1972)299-301)。Eli Lilly公司申请了起始于在7-位有酰胺基3-外亚甲基头孢菌素砜的卤代氮杂环丁酮的制备方法且它与活性锌或镁和氯化铵反应得到亚磺酸，用卤化剂处理此酸得到亚磺酰氯，然后水解亚磺酰氯(EP132295)。
也通过5-溴-6，6-二溴青霉烷酸新戊酰氧基甲基酯与氯或次氯酸叔丁酯反应制备3-溴-和3，3-二溴-2-氯代氯杂环丁酮(C.Somoza和O.A.Oreste，Tetra hedron 44，(1988)7007-12)。
据我们所知，3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物不是已知的。
本发明的目的是通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物。
其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
本发明的另一目的是制备通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物的方法，其中基团具有上面意义，反应起始于通式Ⅱ的青霉烷酸1，1-二氧化物的衍生物 其中R1和R2基具有上述意义，R4是甲基或苄基或其它一些保护基，通过与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应，然后用亚硫酰氯处理所得DBN亚磺酸盐或分离的亚磺酸盐，且通过蒸发除去亚磺酰氯后，所得的残余物过硅胶柱，二氯甲烷作洗脱剂，或所得的残余物溶在四氢呋喃中，然后用四丁基溴化铵处理，且在除去通式Ⅰ的衍生物后分离，通式Ⅰ中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
所得通式Ⅰ(其中R4比如是苄基)的2-溴代衍生物，通过用三氯化铝除去苄基转变成产品Ⅰ(其中R4为氢)，或在异丙醇中与硝酸银反应，得到通式Ⅰ的衍生物，其中X是硝基氧基且R4是苄基。
根据已知方法从6-氨基青霉烷酸制备6，6-二溴青霉烷酸衍生物(R.A.Volkmann，R.D.Carrol，R.B.Drolet，M.L.Elliott和B.S.Moore，J.Org.Chem.47(1982)3344-5;Wayne E.Barth，U.S.专利4，234，5797。
本发明的另一目的是这些化合物在制备不同β-内酰胺类似物和1-氧基青霉烯(1-Oxypenems)(Masyuki Murakami，Tsutomu Auki，Munenuri Matasura and Wataru Nagata，J.Antibiot.43(1990)1441-49;H.R.Pfaendler，T.Neumann and R.Bartsch，Synthesis(1992)1179)or青霉烯(V.M.Girijavallabhan，A.K.Ganguly，S.W.McCombie，P.Pinto，R.Rizvi，Tetrahedron Lett.22，(1981)3485-88;C.M.D.Beels，M.S.AbuRabie，J.Chem.Soc.Chem.Commun.1979，665)or 1-氧杂头孢菌素(US4，013，653，US4，234，724，US4，159，984)中作为有用中间体的应用或本发明为转变成其他单β-内酰胺(monobactams)或环化物提供最大可能性。氮杂环丁酮的相应2-硝基氧基衍生物也是潜在的Ca 拮抗剂，如硝酸甘油，尼可地尔或nipradiol。
本发明的另一目的是这些化合物在具有抗菌，抑制，抗癌和拮抗作用的组合物中作为原料的应用。
浓度改为10-5M的一些通式Ⅰ化合物抑制人子宫颈(HeLa)癌细胞的生长多达70%，而它们对正常成纤维细胞(W138)不展示任何作用。
目前公开的关于这些化合物及一些其它类似物(如3，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-氮杂环丁烷-1-乙酸)抗癌作用的知识代表β-内酰胺生物活性的新知识。
本发明由下面实施例举例说明，它们无论如何不限制本发明的范围。
实施例12，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6，二溴青霉烷酸砜苄酯(4.8g;0.01moel)溶于二氯甲烷中(50ml)，然后加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(2.08g;2ml;0.0167mole)。在室温下搅拌混合物半小时，然后冷却到0到5℃，逐滴加入亚硫酰氯(24.5g;15ml;0.205mole)，在此温度下搅拌半小时，在室温下再搅1小时。反应混合物蒸发成干的残余物，加入苯(15ml)，再蒸发成干燥残余物。所得产品过硅胶柱，用二氯甲烷为洗脱液，分离出目的产物(1.08g;21.8%)。
熔点68-70℃Rf0.72(二氯甲烷)IR(KBr)1795(vs)，1730(s)，1635(m)，1395(m)，1375(m)，1270(m)，1225(vs)，1125-1070(m)，815(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)δ2.00(3H，s，Me)，2.34(3H，s，Me)，5.16 and 5.25(each 1H d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.30(1H，s，C2-H)，7.36(5H，s，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT22.352 and 23.875(2 Me)，55.675(C3-Br2)，67.441(CH2Ph)，74.084(C2-H)，117.031(N-C＝)，128.784(Ph)，135.112(C-Ph)，158.071(COO)，159.948(＝C(Me)2)，162.283(C＝O).
分析C15H14Br3NO3计算值C36.32;H2.84;N2.82%实测值C36.61;H2.75;N2.76%摩尔质量496.018;m/e 477(-H2O)，416(-Br)，404(-CH2Ph).
实施例22，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6-二溴青霉烷酸砜苄酯(3.84g;0.008mole)溶于二氯甲烷(40ml)中，加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(1.66g;1.6ml;0.013mole)。在室温下搅拌搅拌混合物半小时。用0.1N盐酸和NaCl处理所得的溶液，分层，用二氯甲烷再萃取水层两次，干燥，蒸干。向蒸干的残余物中加入亚硫酰氯(12ml)在二氯甲烷(40ml)中的溶液，在室温下搅拌残余物，蒸发成干燥残余物，加入苯(2×30ml)，再蒸干。所得残余物溶于四氢呋喃(120ml)，加入四丁基氯化铵(2.576g;0.008mole)，在室温下搅拌直到原物质消失(TLC)。然后将溶液蒸干，过硅胶柱，用二氯甲烷作洗脱剂。蒸发Rf0.72(二氯甲烷)合并的部分，用正己烷处理，得到熔点为71-72℃的产品(1.48g;37.75%)。剩余光谱数据与实施例1的相同。
实施例32，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸甲酯
6，6，二溴青霉烷酸砜甲酯(0.810g;0.002mole)溶于二氯甲烷中(10ml)，然后加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(0.4g;0.4ml;0.0033mole)。在室温下搅拌混合物半小时，然后冷却到0到5℃，逐滴加入亚硫酰氯(4.9g;3ml;0.040mole)，在此温度下搅拌半小时，在室温下再搅1小时。反应混合物蒸发成干的残余物，加入苯(15ml)，再蒸发成干燥残余物。所得产品过硅胶柱，用二氯甲烷为洗脱液，分离出目的产物(0.198g;23.6%)。
熔点68-70℃Rf0.56(二氯甲烷)IR(膜)1805(vs)，1735(vs)，1640(m)，1440(m)，1385(vs)，1370(vs)，1270(s)，1230(vs)，1125-1070(bs)，815(s)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.01(3H，s，Me)，2.33(3H，s，Me)，3.01(s，3H，OCH3)，6.42(s，1H，C2-H)ppm.
13C(CDCl3)APT22.286 and 23.815(2 Me)，52.270(OCH3)，55.761(C3-Br2)，74.020(C2-H)，116.985(N-C＝)，159.275(COO)，159.561(＝C(Me)2)，162.865(C＝O).
总式C9H10Br3NO3摩尔质量419.926;M 420，m/e389(-OCH3)，340(-Br).
实施例43，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6-二溴青霉烷酸亚砜苄酯(6.96g;0.015mole)溶于甲苯(750ml)，加入N-氯琥珀酰亚胺(4.02g;0.030mole)，在煮沸温度下在氮气流中加热1.5小时。反应完全后，加入盐酸(1N，450ml)，该溶液在回流冷凝器内回流1小时。分层，用水洗甲苯层，干燥(CaCl2)，蒸干(5.76g;85.2%粗产品)。所得产品溶于二氯甲烷(50ml)，向溶液中加入三乙胺(1.5g;2.1ml)，在室温下搅拌10分钟。水加到反应混合物中，PH值调到5至6，用水洗有机相，干燥(Na2SO4)，蒸干。所得产品过硅胶柱，二氯甲烷作洗脱剂，借助正己烷分离产品(1.98g;30%)。
熔点64-66℃Rf0.70(二氯甲烷)IR(KBr)ν1795(vs)，1730(s)，1635(m)，1395(m)，1375(m)，1270(vs)，1220(s)，1125-1070(b，m)，820(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.00 and 2.35(2s，6H，2Me)，5.16 and 5.25(each 1H，d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.06(s，1H，C2-H)，7.37(s，5H，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT22.281 and 23.808(2 Me)，56.555(C3-Br2)，67.433(CH2-Ph)，81.305(C2-H)，116.748(N-C＝)，128.941(Ph)，135.130(C-Ph)，158.509(COO)，160.273(＝C(Me)2).
摩尔质量451.558;m/e433(-H2O);416(-Cl);360(-CH2Ph).
实施例53，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯2，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(0.744g;0.0015ml)溶于2-丙醇(20ml)，向其中加入硝酸银(1.01g;0.0060mole)，在煮沸温度下在氮气流中加热1小时。然后过滤反应混合物，蒸干滤液。向蒸发的残余物中加入二氯甲烷，吸出沉淀，滤液蒸干(0.466g;65%)。所得产品过硅胶柱，二氯甲烷作为洗脱剂，然后分离放置时结晶的物质(0.418g;58.13%)。
熔点69-71℃Rf＝0.75(二氯甲烷)IR(KBr)1805(vs)，1730(vs)，1660(vs)，1390(m)，1375(m)，1285(vs)，1225(vs)，1140(s)，1080(m)，830(s)，760(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ1.99(3H，s，Me)，2.32(3H，s，Me)，5.16 and 5.27(each 1H d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.42(1H，s，C2-H)，7.37(5H，s，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT21.973 and 23.700(2 Me)，52.935(C3-Br2)，67.344(CH2-Ph)，90.895(C2-H)，116.654(N-C＝)，128.613(Ph)，134.660(C-Ph)，158.290(COO)，159.634(＝C(Me)2)，161.669(C＝O).
摩尔质量478.11;m/e432(-NO2);398(-Br);352(-NO2).
实施例63，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯用类似于实施例5的方法可得到3，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯，只是原料为3，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-氯-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯。
实施例72，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸在氮气流下向三氯化铝(0.400g;0.003mole)在二氯甲烷(15ml)中的冰冷悬浮液中持续1小时逐滴加入2，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(0.496g;0.001mole)和苯甲醚(0.648g;0.65ml，0.006mole)在二氯甲烷(15ml)中的溶液，然后在室温下再搅拌3小时。向此反应混合物中加入乙酸乙酯(15ml)和0.1N盐酸(5ml)，分层。用50%碳酸氢钠溶液(2×20ml)萃取乙酸乙酯层，分层。用0.1N盐酸酸化水层至PH为2，然后加入新乙酸乙酯(20ml)和氯化钠，再分层。用饱和盐溶液洗乙酸乙酯层，干燥，蒸发成干燥残余物，它在0.1mmHg下干燥时结晶(0.219g;54.0%)。
熔点124-6℃Rf＝0.50(乙酸乙酯-甲醇3∶1)
IR(KBr)1800(vs)，1700(s)，1630(m)，1430(m)，1370(m)，1285(m)，1245(m)cm-1.
1HNMR(DMSO-d6)(90MHz)δ1.89(3H，s，Me)，2.25(3H，s，Me)and6.73(1H，s，C2-H)ppm.
实施例83，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸在氮气流下向三氯化铝(1.6g;0.012mole)在二氯甲烷(55ml)中的冰冷悬浮液中持续1小时逐滴加入3，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(1.5g;0.003mole)和苯甲醚(2.79g;2.7ml，0.024mole)在二氯甲烷(55ml)中的溶液，然后在室温下再搅拌3小时。向此反应混合物中加入乙酸乙酯(60ml)和0.1N盐酸(60ml)，分层。用5%碳酸氢钠溶液(2×50ml)萃取乙酸乙酯层，分层。用0.1N盐酸酸化水层至PH为1，然后加入新乙酸乙酯(60ml)和氯化钠，再分层。用盐水洗乙酸乙酯层，干燥，蒸发成干燥残余物，它在0.1mmHg下干燥时结晶(0.931g;77.0%)。
熔点106-110℃Rf＝0.50(乙酸乙酯-甲醇3∶1)IR(KBr)1800(vs)，1700(s)，1630(m)，1430(m)，1370(m)，1285(m)，1245(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.065(3H，s，Me)，2.33(3H，s，Me)and6.27(1H，s，C2-H)and9.57(1H，b，COOH)ppm.
权利要求
1.通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物 其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢；Me2-C=C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
2.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
3.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
4.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
5.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
6.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
7.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
8.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
9.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
10.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
11.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是溴。
12.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是溴。
13.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是溴。
14.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
15.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
16.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
17.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
18.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
19.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
20.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
21.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
22.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
23.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是硝基氧基。
24.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是硝基氧基。
25.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是硝基氧基。
26.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
27.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
28.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
29.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
30.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
31.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
32.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是氯。
33.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是氯。
34.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是氯。
35.制备通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物的方法，其中基团与权利要求1中的具有相同意义，其特征在于通式Ⅱ的青霉烷酸1，1-二氧化物的衍生物 其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R4是甲基或苄基或一些其它保护基，与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应，然后用亚硫酰氯处理所得的DBN亚磺酸盐或分离的亚磺酸盐，通过蒸发除去亚硫酰氯后，所得残余物过硅胶柱，二氯甲烷或其它溶剂作洗脱剂，或所得残余物溶于四氢呋喃或其它溶剂，然后用四丁基氯化铵处理，处理后分离通式Ⅰ其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴的衍生物，或通式Ⅰ的2-溴衍生物在异丙醇中与硝酸银反应，处理后分离通式Ⅰ的衍生物，其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是硝基氧基(-ONO2)。
36.权利要求1的化合物在合成β-内酰胺类似物，1-氧杂青霉烯，1-氧杂头孢菌素，单β-内酰胺或新双环化合物作为中间体的应用。
37.权利要求1的化合物在具有抗菌，抑制或抗癌作用的组合物中的应用。
38.权利要求1的化合物以大约10-5M浓度出现作为活性物质用来抑制人子宫颈癌细胞生长而对正常成纤维细胞(WI38)无作用的应用。
全文摘要
本发明涉及3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的新2-溴-和2-硝基氧基衍生物及其制备方法和应用。本发明化合物通过受保护的青霉烷酸1，1二氧化物的衍生物与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应制备，具体步骤见说明书。所得物质是合成β-内酰胺类似物的有用中间体或作为具有抗菌，抑制，抗癌或拮抗作用的组合物的成分。
文档编号C07D205/08GK1100719SQ94108240
公开日1995年3月29日 申请日期1994年7月8日 优先权日1993年7月9日
发明者I·鲁凯斯 申请人:普利瓦药物，化学，食品，化妆品工业公司
技术领域：
本发明涉及3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氯杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物及其制备方法和应用。
已知某些3-苯二酰亚氨基-α-(1-甲基-亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸的2-氯衍生物通过甲基-6-苯二酰亚氨基青霉烷酸酯与氯或硫酰氯反应制备(Kukolja S.，J.，Am.Chem.Soc.93，(1971)6267)。
也通过青霉素与卤化剂如氯分子或N-卤代琥珀酰亚氨反应制备卤代氮杂环丁酮(Haloazetidinones)(US4，159，984)。进而，公开了用卤化剂将从青霉素亚砜得到的氧代氮杂环丁烷亚磺酸重排成卤代氮杂环丁酮(Spitzer W.A.，Kukolja S.，Coodson T.，Lammert J.P.，Steven R.，Lilly Eli Co.，EP60120，相当于US4，368，156;Spitzer W.A.，Coodson T.，Lammert S.R.和Kukolja S.J.，Org.Chem.46，(1981)3569)。Narisada等公开了从青霉素得到的甲基硫代氮杂环丁酮合成氯代氮杂环丁酮(US4，138，486)。
S.Kukolja和S.R.Lammert进一步公开了起始于6-苯基乙酰胺-青霉烷酸三氯乙基酯的上述2-氯衍生物的制备方法(Croat.Chem.Acta 44，(1972)299-301)。Eli Lilly公司申请了起始于在7-位有酰胺基3-外亚甲基头孢菌素砜的卤代氮杂环丁酮的制备方法且它与活性锌或镁和氯化铵反应得到亚磺酸，用卤化剂处理此酸得到亚磺酰氯，然后水解亚磺酰氯(EP132295)。
也通过5-溴-6，6-二溴青霉烷酸新戊酰氧基甲基酯与氯或次氯酸叔丁酯反应制备3-溴-和3，3-二溴-2-氯代氯杂环丁酮(C.Somoza和O.A.Oreste，Tetra hedron 44，(1988)7007-12)。
据我们所知，3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物不是已知的。
本发明的目的是通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物。
其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
本发明的另一目的是制备通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物的方法，其中基团具有上面意义，反应起始于通式Ⅱ的青霉烷酸1，1-二氧化物的衍生物 其中R1和R2基具有上述意义，R4是甲基或苄基或其它一些保护基，通过与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应，然后用亚硫酰氯处理所得DBN亚磺酸盐或分离的亚磺酸盐，且通过蒸发除去亚磺酰氯后，所得的残余物过硅胶柱，二氯甲烷作洗脱剂，或所得的残余物溶在四氢呋喃中，然后用四丁基溴化铵处理，且在除去通式Ⅰ的衍生物后分离，通式Ⅰ中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
所得通式Ⅰ(其中R4比如是苄基)的2-溴代衍生物，通过用三氯化铝除去苄基转变成产品Ⅰ(其中R4为氢)，或在异丙醇中与硝酸银反应，得到通式Ⅰ的衍生物，其中X是硝基氧基且R4是苄基。
根据已知方法从6-氨基青霉烷酸制备6，6-二溴青霉烷酸衍生物(R.A.Volkmann，R.D.Carrol，R.B.Drolet，M.L.Elliott和B.S.Moore，J.Org.Chem.47(1982)3344-5;Wayne E.Barth，U.S.专利4，234，5797。
本发明的另一目的是这些化合物在制备不同β-内酰胺类似物和1-氧基青霉烯(1-Oxypenems)(Masyuki Murakami，Tsutomu Auki，Munenuri Matasura and Wataru Nagata，J.Antibiot.43(1990)1441-49;H.R.Pfaendler，T.Neumann and R.Bartsch，Synthesis(1992)1179)or青霉烯(V.M.Girijavallabhan，A.K.Ganguly，S.W.McCombie，P.Pinto，R.Rizvi，Tetrahedron Lett.22，(1981)3485-88;C.M.D.Beels，M.S.AbuRabie，J.Chem.Soc.Chem.Commun.1979，665)or 1-氧杂头孢菌素(US4，013，653，US4，234，724，US4，159，984)中作为有用中间体的应用或本发明为转变成其他单β-内酰胺(monobactams)或环化物提供最大可能性。氮杂环丁酮的相应2-硝基氧基衍生物也是潜在的Ca 拮抗剂，如硝酸甘油，尼可地尔或nipradiol。
本发明的另一目的是这些化合物在具有抗菌，抑制，抗癌和拮抗作用的组合物中作为原料的应用。
浓度改为10-5M的一些通式Ⅰ化合物抑制人子宫颈(HeLa)癌细胞的生长多达70%，而它们对正常成纤维细胞(W138)不展示任何作用。
目前公开的关于这些化合物及一些其它类似物(如3，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-氮杂环丁烷-1-乙酸)抗癌作用的知识代表β-内酰胺生物活性的新知识。
本发明由下面实施例举例说明，它们无论如何不限制本发明的范围。
实施例12，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6，二溴青霉烷酸砜苄酯(4.8g;0.01moel)溶于二氯甲烷中(50ml)，然后加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(2.08g;2ml;0.0167mole)。在室温下搅拌混合物半小时，然后冷却到0到5℃，逐滴加入亚硫酰氯(24.5g;15ml;0.205mole)，在此温度下搅拌半小时，在室温下再搅1小时。反应混合物蒸发成干的残余物，加入苯(15ml)，再蒸发成干燥残余物。所得产品过硅胶柱，用二氯甲烷为洗脱液，分离出目的产物(1.08g;21.8%)。
熔点68-70℃Rf0.72(二氯甲烷)IR(KBr)1795(vs)，1730(s)，1635(m)，1395(m)，1375(m)，1270(m)，1225(vs)，1125-1070(m)，815(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)δ2.00(3H，s，Me)，2.34(3H，s，Me)，5.16 and 5.25(each 1H d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.30(1H，s，C2-H)，7.36(5H，s，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT22.352 and 23.875(2 Me)，55.675(C3-Br2)，67.441(CH2Ph)，74.084(C2-H)，117.031(N-C＝)，128.784(Ph)，135.112(C-Ph)，158.071(COO)，159.948(＝C(Me)2)，162.283(C＝O).
分析C15H14Br3NO3计算值C36.32;H2.84;N2.82%实测值C36.61;H2.75;N2.76%摩尔质量496.018;m/e 477(-H2O)，416(-Br)，404(-CH2Ph).
实施例22，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6-二溴青霉烷酸砜苄酯(3.84g;0.008mole)溶于二氯甲烷(40ml)中，加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(1.66g;1.6ml;0.013mole)。在室温下搅拌搅拌混合物半小时。用0.1N盐酸和NaCl处理所得的溶液，分层，用二氯甲烷再萃取水层两次，干燥，蒸干。向蒸干的残余物中加入亚硫酰氯(12ml)在二氯甲烷(40ml)中的溶液，在室温下搅拌残余物，蒸发成干燥残余物，加入苯(2×30ml)，再蒸干。所得残余物溶于四氢呋喃(120ml)，加入四丁基氯化铵(2.576g;0.008mole)，在室温下搅拌直到原物质消失(TLC)。然后将溶液蒸干，过硅胶柱，用二氯甲烷作洗脱剂。蒸发Rf0.72(二氯甲烷)合并的部分，用正己烷处理，得到熔点为71-72℃的产品(1.48g;37.75%)。剩余光谱数据与实施例1的相同。
实施例32，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸甲酯
6，6，二溴青霉烷酸砜甲酯(0.810g;0.002mole)溶于二氯甲烷中(10ml)，然后加入1，5-二氮杂-双环[4.3.0]壬-5-烯(0.4g;0.4ml;0.0033mole)。在室温下搅拌混合物半小时，然后冷却到0到5℃，逐滴加入亚硫酰氯(4.9g;3ml;0.040mole)，在此温度下搅拌半小时，在室温下再搅1小时。反应混合物蒸发成干的残余物，加入苯(15ml)，再蒸发成干燥残余物。所得产品过硅胶柱，用二氯甲烷为洗脱液，分离出目的产物(0.198g;23.6%)。
熔点68-70℃Rf0.56(二氯甲烷)IR(膜)1805(vs)，1735(vs)，1640(m)，1440(m)，1385(vs)，1370(vs)，1270(s)，1230(vs)，1125-1070(bs)，815(s)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.01(3H，s，Me)，2.33(3H，s，Me)，3.01(s，3H，OCH3)，6.42(s，1H，C2-H)ppm.
13C(CDCl3)APT22.286 and 23.815(2 Me)，52.270(OCH3)，55.761(C3-Br2)，74.020(C2-H)，116.985(N-C＝)，159.275(COO)，159.561(＝C(Me)2)，162.865(C＝O).
总式C9H10Br3NO3摩尔质量419.926;M 420，m/e389(-OCH3)，340(-Br).
实施例43，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯6，6-二溴青霉烷酸亚砜苄酯(6.96g;0.015mole)溶于甲苯(750ml)，加入N-氯琥珀酰亚胺(4.02g;0.030mole)，在煮沸温度下在氮气流中加热1.5小时。反应完全后，加入盐酸(1N，450ml)，该溶液在回流冷凝器内回流1小时。分层，用水洗甲苯层，干燥(CaCl2)，蒸干(5.76g;85.2%粗产品)。所得产品溶于二氯甲烷(50ml)，向溶液中加入三乙胺(1.5g;2.1ml)，在室温下搅拌10分钟。水加到反应混合物中，PH值调到5至6，用水洗有机相，干燥(Na2SO4)，蒸干。所得产品过硅胶柱，二氯甲烷作洗脱剂，借助正己烷分离产品(1.98g;30%)。
熔点64-66℃Rf0.70(二氯甲烷)IR(KBr)ν1795(vs)，1730(s)，1635(m)，1395(m)，1375(m)，1270(vs)，1220(s)，1125-1070(b，m)，820(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.00 and 2.35(2s，6H，2Me)，5.16 and 5.25(each 1H，d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.06(s，1H，C2-H)，7.37(s，5H，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT22.281 and 23.808(2 Me)，56.555(C3-Br2)，67.433(CH2-Ph)，81.305(C2-H)，116.748(N-C＝)，128.941(Ph)，135.130(C-Ph)，158.509(COO)，160.273(＝C(Me)2).
摩尔质量451.558;m/e433(-H2O);416(-Cl);360(-CH2Ph).
实施例53，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯2，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(0.744g;0.0015ml)溶于2-丙醇(20ml)，向其中加入硝酸银(1.01g;0.0060mole)，在煮沸温度下在氮气流中加热1小时。然后过滤反应混合物，蒸干滤液。向蒸发的残余物中加入二氯甲烷，吸出沉淀，滤液蒸干(0.466g;65%)。所得产品过硅胶柱，二氯甲烷作为洗脱剂，然后分离放置时结晶的物质(0.418g;58.13%)。
熔点69-71℃Rf＝0.75(二氯甲烷)IR(KBr)1805(vs)，1730(vs)，1660(vs)，1390(m)，1375(m)，1285(vs)，1225(vs)，1140(s)，1080(m)，830(s)，760(m)，700(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ1.99(3H，s，Me)，2.32(3H，s，Me)，5.16 and 5.27(each 1H d，J＝12Hz，CH2Ph)，6.42(1H，s，C2-H)，7.37(5H，s，Ar)ppm.
13C(CDCl3)APT21.973 and 23.700(2 Me)，52.935(C3-Br2)，67.344(CH2-Ph)，90.895(C2-H)，116.654(N-C＝)，128.613(Ph)，134.660(C-Ph)，158.290(COO)，159.634(＝C(Me)2)，161.669(C＝O).
摩尔质量478.11;m/e432(-NO2);398(-Br);352(-NO2).
实施例63，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯用类似于实施例5的方法可得到3，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-硝基氧基-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯，只是原料为3，3-二溴-α-(1-甲基亚乙基)-2-氯-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯。
实施例72，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸在氮气流下向三氯化铝(0.400g;0.003mole)在二氯甲烷(15ml)中的冰冷悬浮液中持续1小时逐滴加入2，3，3-三溴-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(0.496g;0.001mole)和苯甲醚(0.648g;0.65ml，0.006mole)在二氯甲烷(15ml)中的溶液，然后在室温下再搅拌3小时。向此反应混合物中加入乙酸乙酯(15ml)和0.1N盐酸(5ml)，分层。用50%碳酸氢钠溶液(2×20ml)萃取乙酸乙酯层，分层。用0.1N盐酸酸化水层至PH为2，然后加入新乙酸乙酯(20ml)和氯化钠，再分层。用饱和盐溶液洗乙酸乙酯层，干燥，蒸发成干燥残余物，它在0.1mmHg下干燥时结晶(0.219g;54.0%)。
熔点124-6℃Rf＝0.50(乙酸乙酯-甲醇3∶1)
IR(KBr)1800(vs)，1700(s)，1630(m)，1430(m)，1370(m)，1285(m)，1245(m)cm-1.
1HNMR(DMSO-d6)(90MHz)δ1.89(3H，s，Me)，2.25(3H，s，Me)and6.73(1H，s，C2-H)ppm.
实施例83，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸在氮气流下向三氯化铝(1.6g;0.012mole)在二氯甲烷(55ml)中的冰冷悬浮液中持续1小时逐滴加入3，3-二溴-2-氯-α-(1-甲基亚乙基)-4-氧代-1-氮杂环丁烷乙酸苄酯(1.5g;0.003mole)和苯甲醚(2.79g;2.7ml，0.024mole)在二氯甲烷(55ml)中的溶液，然后在室温下再搅拌3小时。向此反应混合物中加入乙酸乙酯(60ml)和0.1N盐酸(60ml)，分层。用5%碳酸氢钠溶液(2×50ml)萃取乙酸乙酯层，分层。用0.1N盐酸酸化水层至PH为1，然后加入新乙酸乙酯(60ml)和氯化钠，再分层。用盐水洗乙酸乙酯层，干燥，蒸发成干燥残余物，它在0.1mmHg下干燥时结晶(0.931g;77.0%)。
熔点106-110℃Rf＝0.50(乙酸乙酯-甲醇3∶1)IR(KBr)1800(vs)，1700(s)，1630(m)，1430(m)，1370(m)，1285(m)，1245(m)cm-1.
1HNMR(CDCl3)(300MHz)δ2.065(3H，s，Me)，2.33(3H，s，Me)and6.27(1H，s，C2-H)and9.57(1H，b，COOH)ppm.
权利要求
1.通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物 其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢；Me2-C=C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴或硝基氧基(-ONO2)。
2.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
3.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
4.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是溴。
5.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
6.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
7.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是溴。
8.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
9.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
10.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是溴。
11.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是溴。
12.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是溴。
13.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是溴。
14.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
15.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
16.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是甲基，且X是硝基氧基。
17.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
18.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
19.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是硝基氧基。
20.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
21.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
22.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是硝基氧基。
23.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是硝基氧基。
24.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是硝基氧基。
25.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是硝基氧基。
26.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
27.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
28.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是苄基，且X是氯。
29.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
30.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
31.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是Me2-C＝C-COOR4，R4是氢，且X是氯。
32.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是氢，R2是溴，R3是氢，且X是氯。
33.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是氢，R3是氢，且X是氯。
34.按照权利要求1的化合物，其特征在于R1是溴，R2是溴，R3是氢，且X是氯。
35.制备通式Ⅰ的3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的2-溴-和2-硝基氧基衍生物的方法，其中基团与权利要求1中的具有相同意义，其特征在于通式Ⅱ的青霉烷酸1，1-二氧化物的衍生物 其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R4是甲基或苄基或一些其它保护基，与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应，然后用亚硫酰氯处理所得的DBN亚磺酸盐或分离的亚磺酸盐，通过蒸发除去亚硫酰氯后，所得残余物过硅胶柱，二氯甲烷或其它溶剂作洗脱剂，或所得残余物溶于四氢呋喃或其它溶剂，然后用四丁基氯化铵处理，处理后分离通式Ⅰ其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是溴的衍生物，或通式Ⅰ的2-溴衍生物在异丙醇中与硝酸银反应，处理后分离通式Ⅰ的衍生物，其中R1是氢或溴，R2是氢或溴，R3是氢;Me2-C＝C-COOR4，其中R4是氢，甲基，苄基或一些其它羧基保护基，且X是硝基氧基(-ONO2)。
36.权利要求1的化合物在合成β-内酰胺类似物，1-氧杂青霉烯，1-氧杂头孢菌素，单β-内酰胺或新双环化合物作为中间体的应用。
37.权利要求1的化合物在具有抗菌，抑制或抗癌作用的组合物中的应用。
38.权利要求1的化合物以大约10-5M浓度出现作为活性物质用来抑制人子宫颈癌细胞生长而对正常成纤维细胞(WI38)无作用的应用。
全文摘要
本发明涉及3-溴-和3，3-二溴-4-氧代-氮杂环丁烷的新2-溴-和2-硝基氧基衍生物及其制备方法和应用。本发明化合物通过受保护的青霉烷酸1，1二氧化物的衍生物与DBN(1，5-二氮杂双环/3.4.0/壬-5-烯)反应制备，具体步骤见说明书。所得物质是合成β-内酰胺类似物的有用中间体或作为具有抗菌，抑制，抗癌或拮抗作用的组合物的成分。
文档编号C07D205/08GK1100719SQ94108240
公开日1995年3月29日 申请日期1994年7月8日 优先权日1993年7月9日
发明者I·鲁凯斯 申请人:普利瓦药物，化学，食品，化妆品工业公司
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