Роберт Бернс Вудворд ForMemRS HonFRSE (10 апреля 1917 — 8 июля 1979) — американский химик-органик . Многие считают его выдающимся химиком-синтетиком-органиком двадцатого века, [3] внесшим большой вклад в эту тему, особенно в синтезе сложных природных продуктов и определении их молекулярной структуры . Он тесно сотрудничал с Роальдом Хоффманном по теоретическим исследованиям химических реакций . В 1965 году ему была присуждена Нобелевская премия по химии .
Вудворд родился в Бостоне, штат Массачусетс , 10 апреля 1917 года. Он был сыном Маргарет Бернс (иммигрантки из Шотландии, которая утверждала, что является потомком поэта Роберта Бернса ) и ее мужа Артура Честера Вудворда, который сам был сыном аптекаря Роксбери Харлоу Эллиота Вудворда.
Его отец был одной из многих жертв пандемии гриппа 1918 года .
С самого раннего возраста Вудворд увлекался химией и занимался частным изучением химии , посещая государственную начальную школу, а затем среднюю школу Куинси [4] в Куинси, штат Массачусетс . К моменту поступления в среднюю школу он уже успел провести большую часть экспериментов из широко используемого в то время учебника экспериментальной органической химии Людвига Гаттермана . В 1928 году Вудворд связался с генеральным консулом немецкого консульства в Бостоне (бароном фон Типпельскирхом [5] ) и через него сумел получить копии нескольких оригинальных статей, опубликованных в немецких журналах. Позже, в своей лекции в Коупе, он вспоминал, как был очарован, когда среди этих статей случайно наткнулся на оригинальное сообщение Дильса и Альдера о реакции Дильса-Альдера . На протяжении всей своей карьеры Вудворд неоднократно и эффективно использовал и исследовал эту реакцию как теоретически, так и экспериментально. В 1933 году он поступил в Массачусетский технологический институт (MIT), но настолько пренебрег своим формальным обучением, что его исключили в конце осеннего семестра 1934 года. Массачусетский технологический институт повторно принял его на осеннем семестре 1935 года, и к 1936 году он получил степень бакалавра наук . Всего год спустя Массачусетский технологический институт присвоил ему докторскую степень , когда его однокурсники еще получали степени бакалавра. [6] Докторская работа Вудворда включала исследования, связанные с синтезом женского полового гормона эстрона . [7] Массачусетский технологический институт требовал, чтобы аспиранты имели научных руководителей. Советниками Вудворда были Джеймс Флэк Норрис и Эйвери Адриан Мортон, хотя неясно , действительно ли он последовал какому-либо их совету. После непродолжительного пребывания в докторантуре в Университете Иллинойса он получил младшую стипендию Гарвардского университета с 1937 по 1938 год и оставался в Гарварде на различных должностях до конца своей жизни. В 1960-х годах Вудворд был назначен профессором Доннера, и это звание освободило его от преподавания официальных курсов, чтобы он мог посвятить все свое время исследованиям.
Первым крупным вкладом в карьере Вудворда в начале 1940-х годов стала серия статей, описывающих применение ультрафиолетовой спектроскопии для выяснения структуры натуральных продуктов. Вудворд собрал большое количество эмпирических данных, а затем разработал ряд правил, позже названных правилами Вудворда , которые можно было применять для выяснения структур новых природных веществ, а также неприродных синтезированных молекул. Целесообразное использование недавно разработанных инструментальных методов было характерной чертой, которую Вудворд демонстрировал на протяжении всей своей карьеры, и ознаменовало радикальный переход от чрезвычайно утомительных и длительных химических методов структурного выяснения, которые использовались до этого.
В 1944 году вместе со своим научным сотрудником Уильямом фон Эггерсом Дерингом Вудворд сообщил о синтезе алкалоида хинина , используемого для лечения малярии . Хотя синтез рекламировался как прорыв в обеспечении труднодоступного лекарственного соединения в оккупированной Японией Юго-Восточной Азии, на самом деле он был слишком долгим и утомительным для внедрения в практические масштабы. Тем не менее, это стало вехой в химическом синтезе. Особое понимание Вудворда в этом синтезе заключалось в том, что он осознал, что немецкий химик Пауль Рабе превратил предшественник хинина, называемый хинотоксином, в хинин в 1905 году. Следовательно, синтез хинотоксина (который на самом деле синтезировал Вудворд) проложил бы путь к синтезу хинина. Когда Вудворд совершил этот подвиг, органический синтез все еще был в значительной степени вопросом проб и ошибок, и никто не думал, что такие сложные структуры действительно можно построить. Вудворд показал, что органический синтез можно превратить в рациональную науку и что синтезу могут способствовать хорошо известные принципы реакционной способности и структуры. Этот синтез был первым в серии чрезвычайно сложных и элегантных синтезов, которые ему предстояло предпринять.
Кульминацией стали 1930-е годы, когда британские химики Кристофер Ингольд и Роберт Робинсон , среди других, исследовали механизмы органических реакций и разработали эмпирические правила, которые могли предсказать реакционную способность органических молекул. Вудворд был, пожалуй, первым химиком-синтетиком-органиком, который использовал эти идеи в качестве основы для прогнозирования синтеза. Стиль Вудворда послужил источником вдохновения для работы сотен последовательных химиков-синтетиков, которые синтезировали важные с медицинской точки зрения и структурно сложные натуральные продукты.
В конце 1940-х годов Вудворд синтезировал множество сложных натуральных продуктов, включая хинин , холестерин , кортизон , стрихнин , лизергиновую кислоту , резерпин , хлорофилл , цефалоспорин и колхицин . [8] Этим Вудворд открыл новую эру синтеза, иногда называемую «эрой Вудворда», в которой он показал, что натуральные продукты могут быть синтезированы путем тщательного применения принципов физической органической химии и тщательного планирования.
Многие из синтезов Вудворда его коллеги описывали как впечатляющие, и до того, как он их осуществил, некоторые считали, что создать эти вещества в лаборатории будет невозможно. Синтезы Вудворда также были описаны как содержащие в себе элемент искусства, и с тех пор химики-синтетики всегда искали в синтезе элегантность и полезность. Его работа также включала исчерпывающее использование недавно разработанных методов инфракрасной спектроскопии , а затем и спектроскопии ядерного магнитного резонанса . Другой важной особенностью синтезов Вудворда было внимание к стереохимии или особой конфигурации молекул в трехмерном пространстве. Большинство натуральных продуктов, имеющих медицинское значение, эффективны, например, в качестве лекарств, только тогда, когда они обладают определенной стереохимией. Это создает потребность в « стереоселективном синтезе », позволяющем получить соединения с определенной стереохимией. Хотя сегодня типичный синтетический путь обычно включает такую процедуру, Вудворд был пионером, показавшим, как при тщательном и рациональном планировании можно проводить стереоселективные реакции. Многие из его синтезов включали придание молекуле определенной конфигурации путем установки в нее жестких структурных элементов — еще одна тактика, которая сегодня стала стандартной. В этом отношении особенно важными стали его синтезы резерпина и стрихнина .
Во время Второй мировой войны Вудворд был советником Совета по военному производству по проекту пенициллина. Хотя часто приписывают предположение о бета- лактамной структуре пенициллина , на самом деле она была впервые предложена химиками из Merck и Эдвардом Абрахамом в Оксфорде, а затем исследована и другими группами (например, Shell). Вудворд сначала поддержал неправильную трициклическую структуру ( слитый с тиазолидином и оксазинон с амино-мостиком) структуру, выдвинутую группой пенициллинов в Пеории. Впоследствии он дал свое одобрение на структуру бета- лактама , и все это в противоположность структуре тиазолидин - оксазолона , предложенной Робертом Робинсоном , тогдашним ведущим химиком-органиком своего поколения. В конечном итоге, Дороти Ходжкин с помощью рентгеновской кристаллографии в 1945 году доказала правильность структуры бета-лактама .
Вудворд также применил технику инфракрасной спектроскопии и химического разложения для определения структуры сложных молекул. Среди этих структурных определений следует выделить сантоновую кислоту , стрихнин , магнамицин и террамицин . В каждом из этих случаев Вудворд снова показывал, как рациональные факты и химические принципы в сочетании с химической интуицией могут быть использованы для достижения этой задачи.
В начале 1950-х годов Вудворд вместе с британским химиком Джеффри Уилкинсоном , работавшим тогда в Гарварде, постулировали новую структуру ферроцена , соединения, состоящего из комбинации органической молекулы с железом. [9] Это положило начало области металлоорганической химии переходных металлов , которая превратилась в очень важную в промышленном отношении область. [10] За эту работу Уилкинсон получил Нобелевскую премию в 1973 году вместе с Эрнстом Отто Фишером . [11] Некоторые историки считают, что Вудворд должен был разделить эту премию вместе с Уилкинсоном. Примечательно, что сам Вудворд так думал и высказал свои мысли в письме, отправленном в Нобелевский комитет. [12]
Вудворд получил Нобелевскую премию в 1965 году за синтез сложных органических молекул. В общей сложности он был номинирован 111 раз с 1946 по 1965 год . церемонии вручения Нобелевской премии.
В начале 1960-х годов Вудворд начал работу над самым сложным природным продуктом, синтезированным на сегодняшний день, — витамином B 12 . В замечательном сотрудничестве со своим коллегой Альбертом Эшенмозером из Цюриха команда из почти ста студентов и докторантов в течение многих лет работала над синтезом этой молекулы. Работа была наконец опубликована в 1973 году и стала важной вехой в истории органической химии. Синтез включал почти сотню шагов и включал характерное строгое планирование и анализ, которые всегда характеризовали работу Вудворда. Эта работа больше, чем любая другая, убедила химиков-органиков в том, что синтез любого сложного вещества возможен при достаточном количестве времени и планирования (см. также палитоксин , синтезированный исследовательской группой Ёсито Киши , одного из постдокторантов Вудворда). По состоянию на 2019 год никаких других публикаций о полном синтезе витамина B 12 не было.
В том же году, основываясь на наблюдениях, которые Вудворд сделал во время синтеза B 12 , он и Роальд Хоффманн разработали правила (теперь называемые правилами Вудворда-Гоффмана ) для выяснения стереохимии продуктов органических реакций . [14] Вудворд сформулировал свои идеи (которые были основаны на свойствах симметрии молекулярных орбиталей ) на основе своего опыта химика-синтетика-органика; он попросил Хоффмана выполнить теоретические расчеты для проверки этих идей, которые были выполнены с использованием расширенного метода Хюккеля Хоффмана . Предсказания этих правил, названных « правилами Вудворда-Хоффмана », были подтверждены множеством экспериментов. Хоффманн получил Нобелевскую премию 1981 года за эту работу вместе с Кеничи Фукуи , японским химиком, который проделал аналогичную работу, используя другой подход; Вудворд умер в 1979 году, и Нобелевские премии не присуждаются посмертно.
Во время учебы в Гарварде Вудворд в 1963 году стал директором Научно - исследовательского института Вудворда , расположенного в Базеле , Швейцария . Наука в Израиле.
Вудворд умер в Кембридже, штат Массачусетс , от сердечного приступа во сне. В то время он работал над синтезом антибиотика эритромицина . Его ученик сказал о нем: [ нужна цитата ]
За свою жизнь Вудворд был автором или соавтором почти 200 публикаций, из которых 85 представляют собой полные статьи, остальные составляют предварительные сообщения, тексты лекций и обзоры. Темпы его научной деятельности вскоре превысили его возможности публиковать все подробности экспериментов, и большая часть работ, в которых он участвовал, была опубликована только через несколько лет после его смерти. Вудворд подготовил более двухсот докторов философии. студенты и постдокторанты, многие из которых впоследствии сделали выдающуюся карьеру.
Среди его самых известных студентов Роберт М. Уильямс (штат Колорадо), Гарри Вассерман (Йельский университет), Ёсито Киши (Гарвард), Стюарт Шрайбер (Гарвард), Уильям Р. Руш ( Скриппс-Флорида ), Стивен А. Беннер (Гарвард ) . UF), Джеймс Д. Вуэст (Монреаль), Кристофер С. Фут (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе), Кендалл Хоук (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе), химик-порфирин Кевин М. Смит (ЛГУ), Томас Р. Хой (Университет Миннесоты), Рональд Бреслоу (Колумбийский университет) ) и Дэвид Дельфин (UBC).
Вудворд обладал энциклопедическими познаниями в химии и необычайной памятью на детали. [16] Вероятно, качество, которое больше всего отличало его от коллег, заключалось в его замечательной способности связывать воедино разрозненные нити знаний из химической литературы и использовать их для решения химической проблемы. [16]
За свою работу Вудворд получил множество наград, почестей и почетных докторских степеней, включая избрание в Американскую академию искусств и наук в 1948 году, [17] в Национальную академию наук в 1953 году, [18] в Американское философское общество в 1962 году, [19] ] и членство в академиях по всему миру. Он также был консультантом многих компаний, таких как Polaroid, Pfizer и Merck . Другие награды включают в себя:
Вудворд также получил более двадцати почетных степеней , [22] включая почетные докторские степени следующих университетов:
В 1938 году он женился на Ирье Пуллман; у них было две дочери: Сиири Анна (1939 г.р.) и Джин Кирстен (1944 г.р.). В 1946 году он женился на Евдоксии Мюллер , художнице и технике, с которой познакомился в Polaroid Corp. В этом браке, продлившемся до 1972 года, родились дочь и сын: Кристал Элизабет (род. 1947) и Эрик Ричард Артур (род. 1947). 1953). [6]
Его лекции часто длились по три-четыре часа. [5] Его самая длинная известная лекция определяла единицу времени, известную как «Вудворд», после чего другие его лекции считались продолжительностью в столько же «милли-Вудвордов». [23] Во многих из них он избегал использования слайдов и рисовал структуры, используя разноцветный мел. Обычно, чтобы начать лекцию, Вудворд приходил и раскладывал на столешнице два больших белых носовых платка. На одном лежали мелки четырех или пяти цветов (новые кусочки), аккуратно рассортированные по цветам, в длинном ряду. На другой носовой платок положен столь же впечатляющий ряд сигарет. Предыдущая сигарета использовалась для прикуривания следующей. Его семинары по четвергам в Гарварде часто длились до поздней ночи. Он был зациклен на синем цвете, и многие его костюмы, его машина и даже его парковочное место были окрашены в синий цвет. [5]
В одной из его лабораторий его ученики повесили на потолок большую черно-белую фотографию мастера с прикрепленным к ней большим синим «галстуком». Там он висел несколько лет (начало 1970-х), пока не сгорел во время небольшого пожара в лаборатории. [ нужна цитата ] Он ненавидел физические упражнения, мог спать всего несколько часов каждую ночь, был заядлым курильщиком и любил шотландский виски и мартини. [1] [24]
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )Профессор Роберт Бернс Вудворд, химик из Гарварда, синтезировавший хинин, кортизон и раувольфию, теперь достиг одного из величайших триумфов в химии — полного синтеза хлорофилла, зеленого пигмента, который улавливает энергию солнечного света для создания продуктов питания. для всего живого.
...
