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JP2005082524A - アミノアルコール誘導体の製造方法 - Google Patents

アミノアルコール誘導体の製造方法 Download PDF

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JP2005082524A
JP2005082524A JP2003315112A JP2003315112A JP2005082524A JP 2005082524 A JP2005082524 A JP 2005082524A JP 2003315112 A JP2003315112 A JP 2003315112A JP 2003315112 A JP2003315112 A JP 2003315112A JP 2005082524 A JP2005082524 A JP 2005082524A
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Yukio Uchida
幸生 内田
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Ihara Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

【課題】アミノ酸エステル化合物を水素化ホウ素ナトリウムで還元してアミノアルコール誘導体を製造する方法の提供。
【解決手段】一般式(1)
【化1】
Figure 2005082524

(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリル基を示す。)で表されるアミノ酸エステル化合物を、炭化水素系溶媒中、メタノールの存在下、水素化ホウ素ナトリウムで還元する事を特徴とする、一般式(2)
【化2】

Figure 2005082524

(式中、Rは前記と同じ意味を示す。)で表されるアミノアルコール誘導体の製造方法。
【効果】原料として入手容易なアミノ酸類を用いて文献既知の方法により誘導された一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を、水素化ホウ素ナトリウム用いて、対応する一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体へと、簡便な操作で、しかも、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性な場合にはラセミ化を伴わずに、還元できる。
【選択図】なし

Description

本発明はアミノアルコール誘導体を製造する方法に関するものである。
アミノアルコール誘導体、殊に光学活性体である(R)−又は(S)−アミノアルコール誘導体は、農薬や医薬のビルディングブロックとして有用である。
下記一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を還元して下記一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体を得る方法としては、水素化リチウムアルミニウムで還元する方法が一般的に広く知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、上記水素化リチウムアルミニウムは、反応性が非常に高く、安全面から工業的に大量に取り扱うのは困難である。
一方、水素化ホウ素ナトリウムは工業的に取り扱い易い温和な還元剤として知られており、工業的利用価値が高い。ところが、一般に水素化ホウ素ナトリウムで、エステル基をアルコール基に還元することはできず、古くから様々な反応条件が工夫されている。例えば、水素化ホウ素ナトリウムに塩化カルシウムを添加して活性化する方法(非特許文献2参照)や、塩化リチウムを添加する方法(非特許文献3参照)が知られている。しかしながら、これらの金属塩を添加して水素化ホウ素ナトリウムを活性化する方法は、結果的に廃棄物を増やすことになるので好ましくない。また、これらの従来技術においては、大過剰の水素化ホウ素ナトリウムを使用することが記載されており、余分な水素の発生を伴うため安全性に問題がある。また、溶媒回収を前提に考えると、これらに用いられているTHFやエタノール等の溶媒は反応の後処理で使用する水との分離が困難であり、廃水処理の負荷が著しく増大する等の問題点がある。
シンセシス(Synthesis)、181−186頁、(1995年)
シンセティック コミュニケーションズ(Synthetic Communications)、第4巻、561−568頁、(1995年)
ジャーナル オブ ケミカル ソサエティ パーキン トランザクション 1(Journal of Chemica Society Perkin Transaction 1)、1479−1481頁、(1989年)
上記従来の技術の持つ欠点を解決した、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を水素化ホウ素ナトリウムで還元して一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体を製造する方法、さらに、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性な場合にはラセミ化を伴わずに光学活性な一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体を製造する方法が望まれていた。
上記のような状況に鑑み、本発明者がアミノアルコール誘導体を製造する方法について鋭意研究を重ねた結果、意外にも、水素化ホウ素ナトリウムを懸濁させた、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素及び脂環式炭化水素からなる群から選ばれる1種類以上の溶媒中、メタノール存在下で、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を対応する一般式(2)で表されるアミノアルコールへと、工業的に安全に且つ収率良く、しかも一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性な場合にはラセミ化を伴わずに、一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体へと導かれることを見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。
本発明方法により、アミノアルコール誘導体の新規な工業的製造法が提供される。本発明方法によれば、原料として、入手容易なアミノ酸類を用いて、文献既知の方法により誘導された、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を、水素化ホウ素ナトリウム用いて、対応する一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体へと、簡便な操作で還元できる。しかも、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性な場合にはラセミ化を伴わずに、一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体へと還元できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、下記〔1〕乃至〔4〕項に記載の発明を提供する事により前記課題を解決したものである。
〔1〕一般式(1)
Figure 2005082524
(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリル基を示す。)
で表されるアミノ酸エステル化合物を、炭化水素系溶媒中、メタノールの存在下、水素化ホウ素ナトリウムで還元する事を特徴とする、一般式(2)
Figure 2005082524
(式中、Rは前記と同じ意味を示す。)
で表されるアミノアルコール誘導体の製造方法。
〔2〕一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性体である、〔1〕記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
〔3〕炭化水素系溶媒が芳香族炭化水素である、〔1〕乃至〔2〕項記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
〔4〕炭化水素系溶媒がトルエンである、〔1〕乃至〔2〕項記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明方法は、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を、水素化ホウ素ナトリウムを懸濁させた芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素及び脂環式炭化水素からなる群から選ばれる溶媒中、メタノール存在下で反応させることにより、用いたアミノ酸エステル化合物を対応するアミノアルコールへと工業的に安全に且つ収率良く還元する事を特徴とする、一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体の製造方法である。
まず、本発明方法の原料として用いる、一般式(1)で表される原料化合物について説明する。
一般式(1)中のRで表される置換基は、フェニルグリシンのカルボキシル基を低級アルコール溶媒中でエステル化した際のアルキル部位であって炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルキル基を示し、具体的には例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基を挙げることができる。
一般式(1)中のRで表される置換基は、フェニルグリシンエステルのアミノ基を慣用の方法によりカーバメート保護した際のアルキル又はアリル部位であって、炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルキル基、又は、置換基として1つ以上の炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルキル基、ハロゲン原子、炭素数1〜4の直鎖又は分岐アルコキシ基を有してもよいフェニル基等を包含するアリル基を示し、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−クロロフェニル基、4−メトキシフェニル基等を例示することができる。
本発明で用いるアミノ基のカーバメート型保護基としては、水素化ホウ素ナトリウムで容易に還元されないものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基又はフェノキシカルボニル基等に代表されるカーバメート系の保護基を例示することができる。
これら保護基の扱いは、“プロテクティブ グループ イン オーガニック シンセシス−第3版(Protective Groups in Organic Synthesis−3rd ed.),John Wiley & Sons, Inc.第 〜 頁(1999)”にその詳細が記載されており、本発明においても、それらの方法に従ってアミノ基を保護することにより、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を得ることができ、又、必要に応じてアミノ基の脱保護を行うことができる。
一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物は、何れも公知化合物である。
続いて、一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体について説明する。
一般式(2)中のRで表される置換基は、原料である一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物のそれと同義である。
一般式(2)で表される化合物は、何れも公知化合物である。
次に、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を、一般式(2)で表されるアミノアルコール誘導体へと還元する、本発明の製造方法について説明する。
本発明方法の反応は、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物、水素化ホウ素ナトリウム、溶媒及びメタノールを混合し、攪拌するだけでよく、これらを加える順序は特に問われるものではない。
上記反応で使用される溶媒は、炭化水素系溶媒であればよく、該炭化水素系溶媒としては芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素及び脂環式炭化水素からなる群から選ばれる1種、又は2種以上からなる混合溶媒を例示できる。
上記芳香族炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等を、上記脂肪族炭化水素としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等を、上記脂環式炭化水素としては、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等を、それぞれ挙げることができる。
芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素及び脂環式炭化水素からなる群から選ばれる溶媒は、1種類を使用しても、2種類以上を混合使用しても良く、2種類以上を混合使用する場合の混合比は特に限定されない。当該溶媒の使用量は特に限定されないが、一般式(1)で表されるエステル化合物に対して、0.3L(リットル)/モル〜2.0L/モル、好ましくは0.5L/モル〜1.5L/モルである。
又、当反応に使用されるメタノールは、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物に対して3当量〜12当量、好ましくは5〜8当量使用されるが、この使用量に限定されるものではない。
一方、上記反応における水素化ホウ素ナトリウムの使用量は、一般式(1)で表されるエステル化合物に対して0.7〜6当量、好ましくは1〜3当量、さらに好ましくは1.2〜2.0当量であるが、この使用量に限定されるものではない。
当反応は、反応温度−20℃〜+80℃、好ましくは+20℃〜+40℃で進行し、通常は室温で攪拌するのが簡単であり、収率も良い。
一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性体である場合には、反応温度の上昇に伴い、ラセミ化が観察される場合がある。従って、この様な場合には、ラセミ化を抑制する目的では反応温度は−10℃〜室温で行うことが好ましいが、反応速度との兼ね合いからは0℃〜+10℃が好ましい。
本発明方法の反応は、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物、溶媒、水素化ホウ素ナトリウム、メタノールを一括に仕込んで反応させることもできるが、工業的な大スケールの下に安全に行う工夫として、また、反応速度を制御し、あるいは水素化ホウ素ナトリウムの無用な失活を防止しながら反応を継続するといった観点から、水素化ホウ素ナトリウムとメタノールを少量ずつ混ぜ合わせることが好ましく、具体的には例えば、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物と水素化ホウ素ナトリウムをトルエン等の溶媒に懸濁又は溶解させた液に、メタノールを例えば室温で滴下し、そのまま反応終了まで攪拌する方法や、一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物のメタノール溶液を水素化ホウ素ナトリウムのトルエン懸濁液に例えば室温で滴下する等、種々の方法をとることができる。
反応終了後は、例えば塩酸等の酸性水を添加する手法等により未反応の水素化ホウ素ナトリウムを分解した後、通常慣用の抽出操作で生成物を取り出し、溶媒を除去することで目的物を単離するか、或いは抽出溶媒に生成物が溶解したまま溶液状でをそのまま次の反応に用いることもできる。
次に、実施例を挙げて本発明化合物の製造方法を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。なお、原料である一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物は、例えば参考例に示す様な一般的な方法により合成することができる。
(参考例1):(R,S)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩の合成
メタノール75mlに塩化アセチル23.6g(0.3mol)を室温で滴下した。滴下終了後、(R,S)−フェニルグリシン22.7g(0.15mol)を加え、50℃で4時間攪拌した。反応終了後、メタノールを回収し、(R,S)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩33.0gを白色結晶として得た。
(参考例2):メチル (R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエートの合成
参考例1で合成した(R,S)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩33.0g(0.15mol)を水450mlに溶解させた後、炭酸水素ナトリウム63.0g(0.75mol)を発泡に注意しながら徐々に添加した。添加終了後、室温で1時間攪拌した。次いで、反応液中にクロロ炭酸エチル19.5g(1.2当量)を室温で滴下した。室温で2時間攪拌した後、反応液を10℃以下とし、引き続き1時間攪拌したところ、白色結晶が析出した。反応液を吸引ろ過し、得られた白色結晶を水20mlで洗浄した。結晶を乾燥し、メチル (R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート37.3g(収率:97.6%)を得た。
(参考例3):(S)−(+)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩の合成
(S)−フェニルグリシン(高速液体クロマトグラフィー(以下、「HPLC」と略記する。)によるS体ピークの面積値>99.9%のもの。)151.2g(1mol)をメタノール500mlに溶解させた。溶液を50℃に加熱した後、塩化チオニル142.8g(1.2mol)を1時間かけて滴下した。滴下後、同温で4時間攪拌した。反応後、水500mlを加え、減圧下、メタノールを回収した。溶液を冷却し、(S)−(+)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩を水溶液として得た。HPLCによる絶対検量線法により収率を測定した結果、収率は定量的であった。
(参考例4):メチル (S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエートの合成
参考例3で合成した(S)−(+)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩(1mol)の水溶液500mlに水1000mlを加えた後、炭酸水素ナトリウム252g(3mol)を、発泡に注意しながら徐々に添加した。添加終了後、室温で1時間攪拌した。次いで、反応液中にクロロ炭酸エチル130.2g(1.2当量)を室温で滴下した。室温で2時間攪拌した後、反応液を10℃以下とし、引き続き1時間攪拌したところ、白色結晶が析出した。反応液を吸引ろ過し、得られた白色結晶を水100mlで洗浄した。結晶を乾燥し、メチル (S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート231.3g(収率:97.5%)を得た。得られた結晶の光学純度を、CHIRALPAC OD(ダイセル化学株式会社製キラルHPLCカラム)を用いて、移動相としてn−ヘキサン/IPA=92/8(v/v)、測定波長210nmで検出する条件でHPLC測定した結果、S体ピークの面積値>99.9%であり、原料の光学純度を保持していた。
(参考例5):(R)−(−)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩の合成
(R)−フェニルグリシン(HPLCによるS体ピークの面積値>99.9%のもの)22.7g(0.15mol)をメタノール75mlに溶解させた。溶液を50℃に加熱した後、塩化アセチル23.6g(2当量)を1時間かけて滴下した。滴下後、同温で4時間攪拌した。反応後、メタノールを回収し、(R)−(−)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩32.0gを白色結晶として得た。
(参考例6):メチル (R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエートの合成
参考例5で合成した(R)−(−)−フェニルグリシンメチルエステル塩酸塩19.8g(0.09mol)を水270mlに溶解させた後、炭酸水素ナトリウム37.8g(0.45mol)を発泡に注意しながら徐々に添加した。添加終了後、室温で1時間攪拌した。次いで、反応液中にクロロ炭酸メチル10.2g(10.8mol)を室温で滴下した。室温で2時間攪拌したところ、白色結晶が析出した。反応液を吸引ろ過し、得られた白色結晶を水20mlで洗浄した。結晶を乾燥し、メチル (R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート18.8g(収率:93.6%)を得た。得られた結晶の光学純度を、CHIRALPAC OD(ダイセル化学株式会社製キラルHPLCカラム)を用いて、移動相としてn−ヘキサン/IPA=92/8(v/v)、測定波長210nmで検出する条件でHPLC測定した結果、R体ピークの面積値>99.9%であり、原料の光学純度を保持していた。
実施例1:(R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの合成
参考例2で合成したメチル (R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート7.2g(0.03mol)、水素化ホウ素ナトリウム1.7g(0.045mol)をトルエン30mlに懸濁し、内温を50℃以下に保ちながら、攪拌下メタノール5.8g(0.18mol)をゆっくりと滴下した。この溶液を同温で2時間攪拌した。反応後、10%塩酸54mlをゆっくりと滴下した後、室温で1時間攪拌した。有機層を分取後、水層を酢酸エチル30mlで抽出した。合わせた有機層を水10ml、飽和食塩水10mlで順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、(R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの白色結晶6.3g(収率:>99%)を得た。
実施例2:(S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの合成
参考例4で合成したメチル (S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート11.8g(0.05mol)、水素化ホウ素ナトリウム2.3g(0.06mol)をトルエン50mlに懸濁した後、氷冷攪拌下、内温を10℃以下とした。この溶液に、攪拌下メタノール7.7g(0.24mol)を反応液の内温が10℃を超えないようにゆっくりと滴下した。この溶液を同温で3時間攪拌した。反応後、10%塩酸54mlをゆっくりと滴下した後、室温で1時間攪拌した。有機層を分取後、水層を酢酸エチル30mlで抽出した。合わせた有機層を水10ml、飽和食塩水10mlで順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、(S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの白色結晶10.3g(収率:98%)を得た。得られた結晶の光学純度を、CHIRALPAC AD(ダイセル化学株式会社製キラルHPLCカラム)を用いて、移動相としてn−ヘキサン/IPA=90/10(v/v)、測定波長210nmで検出する条件でHPLC測定した結果、S体ピークの面積値>99.9%であり、原料の光学純度を保持していた。
実施例3:(R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの合成
参考例6で合成したメチル (R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノエート11.0g(0.05mol)、水素化ホウ素ナトリウム2.3g(0.06mol)をトルエン50mlに懸濁した後、氷冷攪拌下、内温を10℃以下とした。この溶液に、攪拌下メタノール7.7g(0.24mol)を反応液の内温が10℃を超えないようにゆっくりと滴下した。この溶液を同温(10℃以下)で3時間攪拌した。反応後、10%塩酸54mlをゆっくりと滴下した後、1時間攪拌した。有機層を分取後、水層を酢酸エチル30mlで抽出した。合わせた有機層を水10ml、飽和食塩水10mlで順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧留去し、(R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの白色結晶8.3g(収率:84%)を得た。生成物は、水に対する溶解性が高く、一部の(R)−(−)−2−N−メトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールが、なお排水中に残存していることを確認した。得られた結晶の光学純度を、CHIRALPAC AD(ダイセル化学株式会社製キラルHPLCカラム)を用いて、移動相としてn−ヘキサン/IPA=90/10(v/v)、測定波長210nmで検出する条件でHPLC測定した結果、R体ピークの面積値>99.9%であり、原料の光学純度を保持していた。
(比較例1)(S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの合成
メタノールの滴下を室温〜50℃で行う以外は、実施例2と同様に操作し、(S)−(+)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−フェニルエタノールの白色結晶10.4g(収率:99%)を得た。得られた結晶の光学純度を、CHIRALPAC AD(ダイセル化学株式会社製キラルHPLCカラム)を用いて、移動相としてn−ヘキサン/IPA=90/10(v/v)、測定波長210nmで検出する条件でHPLC測定した結果、S体ピークの面積値=92.2%であり、一部ラセミ化していることが確認された。
(比較例2)(S)−(+)−2−アミノ−2−フェニルエタノールの合成
フェニルグリシンメチルの(アミノ基を保護していないエステル化合物)を原料に用いて、実施例2と同様に操作した。その結果得られた生成物は、表題化合物を一部含む複雑な混合物であった。
(比較例3)(R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノエタノールの合成
アラニンから参考例1と同様の手法にて製造したメチル (R,S)−2−N−エトキシカルボニルアミノ−2−エタノエートを原料に用いて、実施例2と同様に操作したところ、反応は進行せず、ほぼ原料回収に終わった。
アミノアルコール誘導体の新規な工業的製造法が提供される。本発明方法によれば、原料として、入手容易なアミノ酸類から収率良く誘導される一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物を、水素化ホウ素ナトリウムにより穏やかな条件下で目的とするアミノアルコール誘導体へと還元できる。しかも反応速度をメタノールの滴下速度で調節できるため、安全性が高く、簡便な操作で製造できる上、高価な水素化ホウ素ナトリウムを大過剰使用せず、又THF等の過酸化物の副生を伴うエーテル系溶媒を必要としないことから、工業的な利用価値が高い。

Claims (4)

  1. 一般式
    Figure 2005082524
    (式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基を示し、Rは炭素数1〜4のアルキル基又はアリル基を示す。)
    で表されるアミノ酸エステル化合物を、炭化水素系溶媒中、メタノールの存在下、水素化ホウ素ナトリウムで還元する事を特徴とする、一般式(2)
    Figure 2005082524
    (式中、Rは前記と同じ意味を示す。)
    で表されるアミノアルコール誘導体の製造方法。
  2. 一般式(1)で表されるアミノ酸エステル化合物が光学活性体である、請求項1記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
  3. 炭化水素系溶媒が芳香族炭化水素である、請求項1乃至2記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
  4. 炭化水素系溶媒がトルエンである、請求項1乃至2記載のアミノアルコール誘導体の製造方法。
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