JPH0832650B2 - α,β―不飽和ケトンの接触水添方法 - Google Patents

α,β―不飽和ケトンの接触水添方法

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JPH0832650B2
JPH0832650B2 JP1183812A JP18381289A JPH0832650B2 JP H0832650 B2 JPH0832650 B2 JP H0832650B2 JP 1183812 A JP1183812 A JP 1183812A JP 18381289 A JP18381289 A JP 18381289A JP H0832650 B2 JPH0832650 B2 JP H0832650B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、結合されたハロゲンを含む少くとも1個の
置換基を有するα,β−不飽和ケトンのC−C二重結合
を接触水添し、対応する飽和ケトンを製造する方法に関
するものである。この水添は、Ni含有触媒上及び有機硫
黄化合物の存在下で行う。
他の官能基の存在下でのC=C結合の選択的水添におい
ては、例えば殊に塩基性媒質中でのハロゲン置換基の安
定性を考慮しなければならず;またフッ素でさえニッケ
ルの存在下では脱離し易い[ホーベン−ウェイル(Houb
en-Weyl)、方法(Methoden)、第4版、第4/1c巻(198
0)、155]。殊にα,β−不飽和ケトンの場合のように
カルボニル基が同時に存在すると、オキシ基の望ましく
ない水添をも考慮しなければならず(ホーベン−ウェイ
ル、上記、102頁);この望ましくない反応は、Pd触媒
よりはNi触媒で強く観察される[P.リランダー(Ryland
er)、有機合成における接触水添(Catalytic Hydrogen
ation in Organic Synthesis)1979,51頁]。
対応するアリールアミンを生成させる芳香族ニトロ化
合物の接触水添においては、同時に存在する芳香族的に
結合されたハロゲンの脱離が観察される、かかるヘロゲ
ンの脱離を抑制するために、かかる水添に用いる貴金属
触媒を改質されている。この目的のためには、別に調製
された改質触媒を用いるか、または改質剤をそのまま反
応混合物に加える方法を使用し得る。かくて、貴金属の
スルフィドが英国特許第1,064,959号に用いられ、西ド
イツ国特許公開明細書第2,105,780号にはNa2CO3を含浸
させたPt/Cが記載され;同第2,150,220号には貴金属/
活性炭/スルホキシド触媒が記載されている。西ドイツ
国特許公告明細書第2,549,900号には貴金属触媒を用
い、そして改質剤としてチオエーテルを添加するクロロ
−ニトロ芳香族化合物の水添が記載されている。
上記の如き改質剤の使用は、常にしばしば触媒活性の
低下を伴い、比較的長い水添時間またはより厳しい反応
条件の使用を必要とする。ここでは問題としていないニ
トロ化合物の水添においては、この低下した触媒活性は
事実常に完全に十分であるが、このことはC=C二重結
合の水添については予期されなかった。
この場合におけるように、たとえばオキソ基の維持お
よびハロゲンの水素化分解的離脱の問題を含むC=C二
重結合の水添の如き複雑な水添問題と共に、殊にα,β
−不飽和ケトンに関してしばしばカルボニル基の望まし
くない水添が観察されるか、またはこの望ましくない反
応を避けるために二重結合の不完全な水添を考慮しなけ
ればならないかのいずれかのために、かくて水添の不均
一な進行を考慮しなければならなかった。
式 R1−CH=CH−CO−R2 (I) 式中R1及びR2は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝
鎖状のC1〜C12−アルキルまたはC2〜C12−ヒドロキシア
ルキル、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1〜C12−アルケニ
ル、C3〜C8−シクロアルキル、C3〜C8−シクロアルケニ
ル、C7〜C14−アラルキルまたはC6〜C12−アリールを表
わし、ここに基R1及びR2の少くとも1個はハロゲンによ
り1〜3置換されている、 のα,β−不飽和ケトンを接触水添して対応する式 R11−CH2−CH2−CO−R12 (II) 式中、R11及びR12は、アルケニル及びシクロアルケニ
ルがそれぞれアルキルまたはシクロアルキルに水添され
ている以外はR1及びR2の意味を表わす、 の飽和ケトンを生成させる方法において、Ni、含有触媒
を用い、そして反応を式 R3−S(=O)n−R4 (III) 式中、R3及びR4は、相互に独立して直鎖状もしくは分
枝鎖状のC1〜C12−アルキル、ヒドロキシ−C2〜C12−ア
ルキルまたはカルボキシ−C1〜C12−アルキル或いはフ
ェニルを表わし、そして更に R3及びR4は一緒になって−CH=CH−CH=CH−、−(C
H2−、−(CH2−、−(CH2−S−(CH2
−または−(CH2−O−(CH2−を表わすこと
ができ、R4は、加えて水素またはCO−C1〜C12−アルキ
ルを表わし、そしてnは、0または1の値を表わす、 の有機硫黄化合物の存在下で行なうことを特徴とする、
該α,β−不飽和ケトンの接触水添方法が見い出され
た。
直鎖状もしくは分枝鎖状C1〜C12−アルキルには、例
えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチ
ル、イソブチル、t−ブチル、アミル、ヘキシル、オク
チル、デシルまたはドデシルがあり;C1〜C6−アルキル
が好ましく、C1〜C4−アルキルが殊に好ましい。ヒドロ
キシアルキルは、任意の位置、好ましくはω−位にヒド
ロキシル基を持ち、そして更に炭素鎖中にエーテル酸素
を含有し得る。カルボキシ−アルキルは、任意の位置、
好ましくはα−またはω−位にカルボキシル基を持つ。
好適な範囲は、アルキルに適用されるものと同じであ
る。
直鎖状もしくは分枝鎖状C2〜C12−アルケニルには、
例えばビニル、プロペニル、ブテニル、イソブテニル、
ペンテニル、ヘキセニル、オクテニル、デセニルまたは
ドデセニルがあり;C2〜C6−アルケニルが好ましい。C2
〜C4−アルケニルが殊に好ましい。
C3〜C8−シクロアルキルには、例えば1個又は2個の
エチル基で置換され得るシクロプロピル、シクロブチ
ル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル
またはシクロオクチルがあり;置換または未置換のシク
ロプロピル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルが好
ましい。
C3〜C8−シクロアルケニルには、例えばシクロプロペ
ニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキ
セニル、シクロヘプテニル又はシクロオクテニルがあ
る。
C7〜C14−アラルキルには例えばベンジル、フェニル
エチル、ナフチルメチル、ナフチルエチル、ビフェニル
−メチル又はビフェニル−エーテル、好ましくはベンジ
ルまたはフェニルエチルがある。
C6〜C12−アリールには、例えばフェニル、ナフチル
またはビフェニル、好ましくはフェニルがある。
α,β−不飽和ケトン中の基の少なくとも1個は、ハ
ロゲン、例えばフッ素、塩素または臭素、好ましくはフ
ッ素又は塩素、殊に好ましくは塩素で1〜3置換されて
おり、複数置換の場合、相異なるハロゲン原子で置換さ
れ得る。
上記のすべての芳香族基は、更に1もしくは2個のメ
チルまたはエチル基、或いはメトキシまたはエトキシ
基、及びまたヒドロキシル基を持ち得る。
好適な態様においては、式 R5−CH=CH−CO−R6 (IV) 式中、R5及びR6は、相互に独立して直鎖状もしくは分
枝鎖状のC1〜C6−アルキル、C2〜C6−アルケニル、シク
ロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジ
ル、フェニルエチルまたはフェニルを表わし、ここに基
R5及びR6の少くとも1個はフェニルを表わし、そして更
に基R5及びR6の少くとも1個はハロゲンで1〜3置換さ
れている、 のα,β−不飽和ケトンを用いる。
更な好適なケトンは、式 R7−CH=CH−CO−R8 (IV) 式中、R7は、フェニルを表わし、そしてR8は、直鎖状
もしくは分枝鎖状のC1〜C6−アルキル、C2〜C6−アルケ
ニル、シクロプロピル、ベンジルまたはフェニルを表わ
し、ここに基R7及びR8の少くとも1個はハロゲンで1〜
3置換されている、 のものである。
更に好適なケトンは、5−ハロフェニル−2,2−ジメ
チル−ペント−4−エン−3−オン、殊に5−(4−ク
ロロフェニル)−2,2−ジメチル−ペント−4−エン−
3−オン及び6−ハロフェニル−3,3−ジメチル−ヘキ
ス−5−エン−4−オンである。
すべてのα,β−不飽和ケトンは、各々の場合にハロ
ゲンで置換される少くとも1個の置換基に特徴がある。
用いられるα,β−不飽和ケトンは、公知のアルドー
ル縮合により製造し得る。これらのものは、利用し得る
3個の官能基を有する:C=C二重結合、カルボニル基及
び(少なくとも1個の)ハロゲン。その製造、所望の水
添及び望ましくない副反応は、5−(4−クロロフェニ
ル)−2,2−ジメチル−ペント−4−エン−3−オンの
例により表わすことができ;アルコール性水添媒質の場
合、二重結合へのアルコール付加を更に考えなければな
らない: この場合、望ましくない物質がα,β−不飽和ケトン
から直接に、または所望の飽和ケトンの同時の付加反応
により生成されるか否かは重要ではない。
本発明による方法は、1種またはそれ以上の式(II
I)の有機硫黄化合物の存在下で行う。かかる化合物の
例には、ビス−(2−ヒドロキシエチル)スルフィド、
ビス−(2−ヒドロキシプロピル)スルフィド、チオジ
酢酸及びそのアルカリ金属塩、チオアニソール、チオジ
プロピオン酸、その塩及びそのジメチルエステル、ジフ
ェニルスルフィド、ジチアン、ジオキサン、チオフェ
ン、ベンゾチアゾール、ジメチルスルホキシド、メチル
エチルスルホキシド及びジエチルスルホキシドがある。
有機硫黄化合物は、触媒1重量部当り0.002〜0.1重量
部、好ましくは0.01〜0.075重量部の量で用いる。
好適な態様においては、式 R13−S(=O)n−R14 式中、R13及びR14は、相互に独立してアルキル、ヒド
ロキシ−C2〜C12−アルキルまたはカルボキシ−C1〜C12
−アルキルを表わし、ここにR14は、更にCO−C1〜C6
アルキルを表わすことができ、そしてnは、0または1
の値を表わす、 の有機硫黄化合物を用いる。
殊に好適な態様においては、ビス−(2−ヒドロキシ
エチル)−スルフィドを用いる。
有機硫黄化合物の添加は、触媒と一緒、触媒の添加前
または触媒の添加後に行う。触媒をくり返し再使用する
場合、有機硫黄化合物は一般に最初の使用の際に触媒ま
たは反応混合物に加えることのみが必要である。次に触
媒は何回も、または連続法においてくり返し使用後にも
一定の高い収率と共にその高い特異的活性を保持する。
有機硫黄化合物の追添加は可能ではあるが、通常はある
程度消耗したまたは流出した触媒を補うために新鮮な触
媒を加える場合にのみ必要である。
本発明により用いる水添触媒は、Ni含有、例えばNi担
持、元素状ニッケルスポンジの形のNi、Ni酸化物、ラネ
ー・ニッケルなどである。担持は、例えばSiO2、Al
2O3、軽石、炭素及び本分野に精通せる者に公知である
他の担体である。しかしながら、好適な態様においては
無水または水に湿潤もしくは溶媒に湿潤した状態のラネ
ー触媒例えばラネー・ニッケル、ラネー・ニッケル−
鉄、ラネー・ニッケル−コバルトまたはラネー・ニッケ
ル−鉄−コバルトを用いる。
用いられる反応媒質は、アルコール例えばメタノー
ル、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、脂肪
族または芳香族炭化水素例えばトルエン、キシレン、シ
クロヘキサン、イソオクタンなど、エーテル例えばテト
ラヒドロフラン、ジオキサンまたはメチルt−ブチルエ
ーテル、エステル例えば酢酸エチル及び最後に反応温度
で液体である場合には反応生成物それ自体であり得る。
ある場合の水(例えば全反応媒質の20重量%まで)
は、特に反応媒質が水と混和性である場合には妨げとな
らない。
水添は、30〜250℃、好ましくは50〜140℃及び3〜20
0バール、好ましくは10〜150バールのH2圧力で行う。好
適な態様において、本発明のよる方法は、塩基性物質の
添加によりpH8〜14で行う。これに関する塩基性物質に
は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化
カルシウム(例えば消石灰の状態)、酸化カルシウム、
炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、また
は脂肪族もしくは複素環式アミンがある。塩基性物質
は、これらのものが水溶性である場合に、水溶液または
固体として使用し得る。好適な態様においては、水酸化
ナトリウム水溶液を用いる。
驚くべきことに、かかる塩基性物質の添加は、ハロゲ
ンの脱離を全く促進しない。加えて、アルコール性反応
媒質を用いる際に観察されるC-C二重結合に対するアル
コール付加の副反応が抑制される。
塩基性物質は、α,β−不飽和ケトン1重量部当り0.
001〜0.025重量部、好ましくは0.002〜0.01重量部の量
で加える。
一般に、本発明の方法は、出発物質、反応媒質、触
媒、有機硫黄化合物及び必要に応じて塩基を最初に水添
用オートクレーブ中に導入し、そして反応器を閉鎖した
後に、空気を窒素で、次いで窒素を水素で置換する。反
応の完了後、反応容器を最初に減圧し、そして空ける。
触媒は、別し、そして新たに有機硫黄化合物を加えず
に再使用し得る。
本発明の方法は、バッチ及び連続の両方で行い得る。
本発明の方法は、更に純粋で、不飽和のα,β−不飽
和ケトン、並びにかかるα,β−不飽和ケトンがアルキ
ル及びメチルケトンから得ることができる例えばアルド
ール縮合からの粗反応混合物の両方に適用し得る。
失活作用が通常観察される有機硫黄化合物を改質剤と
して使用することによりそれを添加しない場合より上記
の水添がより選択的に、より再現的に、そして殊により
完全に起こることは驚くべきことであり;殊にまた水添
が添加しない場合より迅速に起こること、即ち通常硫黄
化合物により失活が起こるのに、水添活性が増大するこ
とは驚くべきことである。触媒は高い安定性を有する。
実施例 一般的手順 塩素化されたα,β−不飽和ケト化合物、溶媒、触媒
及び有機硫黄化合物(比較例以外)並びに、必要に応じ
て塩基を最初にオートクレーブ中に導入した。
オートクレーブに最初に窒素、次に水素を吹き込ん
だ。
次に混合物を所定の温度に加熱し、そして水素の吸収
が生じなくなるまで所定の水素圧力で水添した。
反応の完了後、触媒は別した:この触媒は、更に水
添のために直接用いることができた。塩素化された飽和
ケトンは常方(例えば蒸留)により液から単離した。
実施例1〜9(比較例1、4、6および8) メタノールまたはトルエン245g中の5−(4−クロロ
フェニル)−2,2−ジメチルペンロ−4−エン−3−オ
ン139gをラネー・ニッケル5.6g上にて100℃で、ビス−
(2−ヒドロキシエチエル)スルフィドを加えまたは加
えずに水添し、5−(4−クロロフェニル)−2,2−ジ
メチルペンタン−3−オン(最終生成物)を生成させ
た。
触媒は、水約50%またはトルエン50%のいずれかを含
んでいた。
実施例10及び11 メタノール245g中の5−(4−クロロフェニル)−2,
2−ジメチルペント−4−エン−3−オン139gをビス−
(2−ヒドロキシエチル)スルフィド0.7gを加え、そし
て45%水酸化ナトリウム水溶液を加えてラネー・ニッケ
ル5.6g(水湿潤)上にて100℃及びH2150バールで水添し
た。オートクレーブに充填する前に、このバッチをつき
まぜ容器中にて80℃で30分間撹拌した。
実施例12〜19 各々の場合、ラネー・ニッケルを回収し、ビス−(2
−ヒドロキシエチル)スルフィド0.7gを最初のバッチに
1回加えて、メタノール245g中の5−(4−クロロフェ
ニル)−2,2−ジメチル−ペント−4−エン−3−オン1
39gを100℃及びH2150バールでくり返して数回水添し
た。45%NaOH溶液1.23gを各々のバッチに加えた。
実施例20〜29 実施例1の方法に従い、5−(4−クロロフェニル)
−2,2−ジメチルペント−4−エン−3−オンをメタノ
ール180g中にて所定の添加物の存在下で110℃及びH2
力150バールで水添した。水添時間は均一に6分間に固
定した。H2の消費から分かる水添は、一般に室温で始ま
り、実施例26においては80℃で始まり、実施例29では55
℃で始まった。結果を下の表に示す。反応生成物の組成
は、ガスクロマトグラフィーにより測定した。
実施例27 実施例1に記載の方法により、式 のα,β−不飽和ケトン63gをビス−(2−ヒドロキシ
エチル)スルフィド0.45gを加えてラネー・ニッケツ−
鉄10g上にて50℃及び水素圧力80バールで15分間にわた
ってテトラヒドロフラン300g中で水添した。
生成物は、ガスクロマトグラフィー分析によると式 の飽和ケトン97%及び脱塩素化された化合物0.4%のみ
を含んでいた。
実施例28 実施例1に記載の方法により、式 のα,β−不飽和ケトン500gをビス−(2−ヒドロキシ
エチル)スルフィド1.25gを加えてラネー・ニッケル25g
上にて70℃及び水素圧力80バールで25分間にわたってメ
タノール2000g中で水添した。
反応生成物は、ガスクロマトグラフィー分析による
と、式 の飽和ケトン98.5%及び脱塩素化された化合物0.5%の
みを含んでいた。
比較例29〜32 実施例1の記載に従い、各々の場合に5−(4−クロ
ロフェニル)−2,2−ジメチルペント−4−エン−3−
オン120gを5%パラジウム−木炭3g上にて表に示す量の
ビス−(2−ヒドロキシエチル)スルフィドの存在下で
50℃及びH2圧力100バールでメタノール210g中で水添し
た。ガスクロマトグラフィーにより測定された反応生成
物の組成及びそれぞれの水素化時間を下の表に要約す
る。
実施例29〜32の結果は、ハロゲン置換基及びカルビノ
ールに水添し得るケトン基の存在下でのC,C−二重結合
の選択的水添が有機硫黄化合物を加えてパラジウム触媒
を用いて可能ではないことを示す。明らかなように、か
なり増した水添時間と共に比較的高い添加量を用いて脱
ハロゲン化を実質的に抑制することができるが、カルボ
ニル基の水添を排除することは、できなかった。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
1.式 R1−CH=CH−CO−R2 式中R1及びR2は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝鎖
状のC1〜C12−アルキルまたはC2〜C12−ヒドロキシアル
キル、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1〜C12−アルケニ
ル、C3〜C8−シクロアルキル、C3〜C8−シクロアルケニ
ル、C7〜C14−アラルキルまたはC6〜C12−アリールを表
わし、ここに基R1及びR2の少くとも1個はハロゲンによ
り1〜3置換されている、 のα,β−不飽和ケトンを接触水添して対応する式 R11−CH2−CH2−CO−R12 式中、R11及びR12は、アルケニル及びシクロアルケニル
がそれぞれアルキルまたはシクロアルキルに水添されて
いる以外はR1及びR2の意味を表わす、 の飽和ケトンを生成させる方法において、Ni、含有触媒
を用い、そして反応を式 R3−S(=O)n−R4 式中、R3及びR4は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝
鎖状のC1〜C12−アルキル、ヒドロキシ−C2〜C12−アル
キルまたはカルボキシ−C1〜C12−アルキル或いはフェ
ニルを表わし、そして更にR3及びR4は一緒になって−CH
=CH−CH=CH−、−(CH2−、−(CH2−、−
(CH2−S−(CH2−または−(CH2−O−
(CH2−を表わすことができ、R4は、加えて水素ま
たはCO−C1〜C12−アルキルを表わし、そしてnは、0
または1の値を表わす、 の有機硫黄化合物の存在下で行なうことを特徴とする方
法。
2.式 R13−S(=O)n−R14 式中、R13及びR14は、相互に独立して直鎖状もしくは分
枝鎖状のC1〜C12−アルキル、ヒドロキシ−C2〜C12−ア
ルキルまたはカルボキシ−C1〜C12−アルキルを表わ
し、R14は加えてCO−C1〜C6−アルキルを表わすことが
でき、そしてnは、0または1の値を表わす、 の有機硫黄化合物を用いることを特徴とする、上記1に
記載の方法。
3.ビス−(2−ヒドロキシエチル)スルフィドを用いる
ことを特徴とする、上記2に記載の方法。
4.触媒としてラネー・ニッケル、ラネー・ニッケル−
鉄、ラネー・ニッケル−コバルトまたはラネー・ニッケ
ル−鉄−コバルトを用いることを特徴とする、上記1に
記載の方法。
5.反応をpH8〜14で行うことを特徴とする、上記1に記
載の方法。
6.R5−CH=CH−CO−R6 式中、R5及びR6は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝
鎖状のC1〜C6−アルキル、C2〜C6−アルケニル、シクロ
プロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ベンジ
ル、フェニルエチルまたはフェニルを表わし、ここに基
R5及びR6の少くとも1個はフェニルを表わし、そして更
に基R5及びR6の少くとも1個はハロゲンで1〜3置換さ
れている、 のα,β−不飽和ケトンを用いることを特徴とする、上
記1に記載の方法。
7.式 R7−CH=CH−CO−R8 式中、R7は、フェニルを表わし、そしてR8は、直鎖状も
しくは分枝鎖状のC1〜C6−アルキル、C2〜C6−アルケニ
ル、シクロプロピル、ベンジルまたはフェニルを表わ
し、ここに基R7及びR8の少くとも1個はハロゲンで1〜
3置換される、 のα,β−不飽和ケトンを用いることを特徴とする、上
記6に記載の方法。
8.5−ハロフェニル−2,2−ジメチル−ペント−4−エ
ン−3−オンまたは6−ハロフェニル−3,3−ジメチル
−ヘキス−5−エン−4−オンを用いることを特徴とす
る、上記6に記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 49/567 49/80 // C07B 61/00 300

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式 R1−CH=CH−CO−R2 式中R1及びR2は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝鎖
    状のC1〜C12−アルキルまたはC2〜C12−ヒドロキシアル
    キル、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1〜C12−アルケニ
    ル、C3〜C8−シクロアルキル、C3〜C8−シクロアルケニ
    ル、C7〜C14−アラルキルまたはC6〜C12−アリールを表
    わし、ここに基R1及びR2の少くとも1個はハロゲンによ
    り1〜3置換されている、 のα,β−不飽和ケトンを接触水添して対応する式 R11−CH2−CH2−CO−R12 式中、R11及びR12は、アルケニル及びシクロアルケニル
    がそれぞれアルキルまたはシクロアルキルに水添されて
    いる以外はR1及びR2の意味を表わす、 の飽和ケトンを生成させる方法において、Ni、含有触媒
    を用い、そして反応を式 R3−S(=O)n−R4 式中、R3及びR4は、相互に独立して直鎖状もしくは分枝
    鎖状のC1〜C12−アルキル、ヒドロキシ−C2〜C12−アル
    キルまたはカルボキシ−C1〜C12−アルキル或いはフェ
    ニルを表わし、そして更にR3及びR4は一緒になって−CH
    =CH−CH=CH−、−(CH2−、−(CH2−、−
    (CH2−S−(CH2−または−(CH2−O−
    (CH2−を表わすことができ、R4は加えて水素また
    はCO−C1〜C12−アルキルを表わし、そしてnは、0ま
    たは1の値を表わす、 の有機硫黄化合物の存在下で行うことを特徴とする方
    法。
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