Woodward, Robert Burns

Robert Burns Woodward
angol  Robert Burns Woodward
Születési dátum 1917. április 10( 1917-04-10 )
Születési hely Boston , Massachusetts , USA
Halál dátuma 1979. július 8. (62 évesen)( 1979-07-08 )
A halál helye Cambridge , Massachusetts , USA
Ország  USA
Tudományos szféra szerves kémia
Munkavégzés helye Harvard Egyetem (1937 óta)
alma Mater Massachusetts Institute of Technology (1936)
Diákok Robert M. Williams,
Harry Wasserman ,
Yoshito Kishi,
Stuart Schreber,
William Rush,
Steven A. Banner ,
Kendall Hawke
Díjak és díjak US National Medal of Science (1964) , kémiai Nobel-díj ( 1965 ) Willard Gibbs-díj (1967)
Nobel-díj - 1965
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Robert Burns Woodward ( született  Robert Burns Woodward ; 1917. április 10., Boston , Massachusetts –  1979. július 8. , Cambridge , Massachusetts ) amerikai szerves vegyész [1] . Jelentős mértékben hozzájárult a modern szerves kémiához , különösen a komplex természetes termékek szintéziséhez és szerkezetének meghatározásához. Szorosan együttműködött Roald Hoffmannal a kémiai reakciók elméleti tanulmányozása terén. 1965 -ben a kémiai Nobel-díj nyertese .

Tagja az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának (1953) [2] , külföldi tagja a Londoni Királyi Társaságnak (1956) [3] , a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának (1976) [4] , a Francia Tudományos Akadémia (1978).

Fiatal évek, oktatás

Woodward Bostonban született Margaret (született Burns), egy skóciai származású lánya és Arthur Chester Woodward, a massachusettsi Roxburyből származó patikus fiaként. 1918-ban, amikor Robert egyéves volt, apja influenzajárvány következtében meghalt.

Woodwardot kiskora óta vonzotta a kémia, lelkesen értette ezt a témát , miközben a massachusettsi Quincy első és második osztályában tanult . Középiskolás korában már szinte minden kísérlettel meg tudott birkózni Ludwig Gattermann jól ismert , szerves kémia gyakorlati órákhoz szóló kézikönyvében. 1928- ban Woodward felvette a kapcsolatot a bostoni német főkonzullal , és rajta keresztül több német folyóiratban megjelent új cikk másolatát is megszerezhette. Később a Cope Lecture című előadásában felidézte, mennyire lenyűgözte, amikor e cikkek között véletlenül belebotlott L. Diels és K. Alder első közleményébe az általuk felfedezett reakcióról . Pályafutása során Woodward gyakran alkalmazta és tanulmányozta ezt a reakciót, elméleti és kísérleti szempontból egyaránt. 1933 - ban beiratkozott a Massachusetts Institute of Technology -ba (MIT), de annyira figyelmen kívül hagyta tanulmányainak egyes aspektusait, hogy a következő évben kizárták. 1935-ben az MIT visszahelyezte hivatalába, és 1936-ban alapdiplomát kapott . Egy évvel később az intézet doktori címet adományozott neki , osztálytársai pedig éppen az alapképzést fejezték be. Woodward doktori munkája az ösztron női nemi hormon szintézisével kapcsolatos kutatás volt [5] . Az MIT szabályai megkövetelik, hogy a diplomások vezetői legyenek. Woodward felügyelője Avery A. Ashdown volt, bár még mindig nem tudni, hogy megfogadta-e a tanácsát. Miután rövid ideig tanított az Illinoisi Egyetemen, egyéves ösztöndíjat kapott a Harvard Egyetemre (1937-1938), és élete hátralévő részében a Harvardon dolgozott különböző beosztásokban. Woodward 1960-ban megkapta a Donner professzor címet, amely megszabadította a kötelező kurzusok tanításától, és idejét a tudományos kutatásnak szentelhette.

Korai munka

Woodward első jelentős eredménye az 1940 -es évek elején az ultraibolya spektroszkópia természetes termékek szerkezetének magyarázatában való alkalmazását ismertető cikksorozat volt . Woodward nagy mennyiségű empirikus adatot gyűjtött össze, és kidolgozott egy szabályrendszert, amelyet később "Woodward-szabályoknak" neveztek, amelyek segítségével mind a természetes anyagok, mind pedig a természetben nem előforduló szintetizált molekulák szerkezetét lehetett tisztázni. A legújabb hangszeres módszerek ésszerű alkalmazása volt Woodward munkásságának „hívókártyája” egész pályafutása során; ugyanakkor a monoton és hosszadalmas szerkezetmeghatározási módszerekről folyamatosan áttért a modernebbek felé.

1944 - ben Woodward posztdoktori hallgatójával, William E. von Deringgel együtt beszámolt a malária kezelésére használt kinin alkaloid szintéziséről . Bár a szintézist sikerként hirdették a Dél-Ázsiából beszerzett kábítószer-beszerzés nehézségeinek leküzdésében , a valóságban a szintézis túl hosszú és munkaigényes volt ahhoz, hogy gyakorlati méretekben alkalmazzák. Ennek ellenére a kémiai szintézis általában véve fordulópontja lett. Woodward e szintézis szempontjából fontos felfedezése a tény felhasználása volt majdnem 40 évvel ezelőtt, amikor Paul Rabe német kémikus elődjétől (prekurzorától) - a chinotoxintól ( 1905 ) - kinint nyert. Ezért a chinotoxin szintézisének (amit Woodward valójában szintetizált) meg kell nyitnia az utat a kinin szintéziséhez. Amikor Woodward rájött erre, a szerves szintézis még a "próba és hiba" szakaszában volt, és senki sem gondolta, hogy ilyen összetett struktúrákat lehet létrehozni. Woodward megmutatta, hogy a szerves szintézist racionális tudománnyá lehet alakítani, és hogy a reakcióképességre és szerkezetre vonatkozó elméleti ismeretek fejlesztése segíthet ebben. Ez a szintézis volt az első az általa készített rendkívül összetett és elegáns szintézisek sorozatából.

További munkák és jelentőségük

Az 1930-as években Christopher Ingold és Robert Robinson brit kémikusok elkezdték tanulmányozni a szerves reakciók mechanizmusait, és olyan hüvelykujjszabályokat javasoltak, amelyek alapján megjósolható a szerves molekulák reakciókészsége . Úgy tűnik, Woodward volt az első szintetikus kémikus, aki ezeket az ötleteket felhasználta a szintézis szerkezetének előrejelzésére. Woodward példája több száz más szintetikus vegyészt inspirált, akik orvosilag fontos természetes termékek összetett szerkezetének kifejlesztésén dolgoztak.

Szerves szintézis és a Nobel-díj

Az 1940-es években Woodward számos összetett természetes terméket szintetizált, mint például a kinint ( 1944 ), a kortizont ( 1951 ), a reszerpint ( 1956 ), a klorofillt ( 1960 ), a tetraciklint ( 1962 ), a koleszterint , a lizergsavat , a cefalosporchicint és a cefalosporchicint . számos fontos természetes vegyület szerkezete: a sztrichnin , a terramicin ( oxitetraciklin ) (1953) és az aureomicin , a magnamicin . Ugyanakkor Woodward elindította a szintézis egy új korszakát (amit néha „Woodward-korszaknak” is neveznek), amelyben megmutatta, hogy természetes termékeket csak a fizikai szerves kémia alapelveinek gondos követésével és az összes lépés megtervezésével lehet szintetizálni. Részlet.

A Woodward-féle szintézisek nagy részét nagyon hatékonyan írták le kollégái, és mielőtt elkészítette őket, néhányan úgy gondolták, hogy lehetetlen ezeket az anyagokat laboratóriumban előállítani. Szintézisei művészi elemet hordoztak, és azóta a szintetikus vegyészek nemcsak a szintézis kényelmére és praktikusságára, hanem szépségére is figyelnek. Woodward munkája gyakran magában foglalta az új módszerek – az IR spektroszkópia , majd később a mágneses magrezonancia (NMR) – aktív alkalmazását. Woodward szintéziseinek másik fontos jellemzője az volt, hogy felhívta a figyelmet a sztereokémiára , vagyis a molekulák sajátos konfigurációjára a háromdimenziós térben. A legtöbb esetben az orvostudományban használt természetes anyagok csak tiszta enantiomerek formájában rendelkeznek a szükséges biológiai aktivitással . Ez a "sztereospecifikus szintézis" iránti kereslethez vezetett, ami egy bizonyos konfigurációjú terméket eredményezett. Ma már széles körben alkalmazzák a sztereospecifikus szintézis módszereket, de Woodward volt az első, aki kimutatta, hogy az ilyen (sztereospecifikus) szintézis alapos előkészítést és gondos tervezést igényel. Számos szintézise a molekulák konfigurációjának megváltoztatására irányult, merev szerkezeti elem beiktatásával; ez a technika mára általánossá vált. A rezerpin és a sztrichnin szintézise különösen jelzésértékű volt ebből a szempontból .

A második világháború alatt Woodward a War Production Board tanácsadója volt a penicillin - projekttel kapcsolatban. Bár sokan feltételezték a penicillin béta-laktám szerkezetét , valójában az oxfordi vegyészek és a Merck cég javasolták ezt először, majd más tudóscsoportok (különösen a Shell cégtől) csatlakoztak a kutatáshoz. Woodward volt az első, aki felvetette a triciklusos szerkezet helytelenségét (a tiazolidint egy oxazinon aminohíd köti össze), amelyet a peoriai penicillinkutatók egy csoportja javasolt. Ezt követően egyetértett a béta-laktám szerkezettel (tiazolidin-oxazolon helyett), amelyet Robert Robinson, korának későbbi vezető szerves vegyésze javasolt. Végül Dorothy Hodgkin 1945 - ben röntgenkrisztallográfiával megerősítette a penicillin béta-laktám szerkezetét .

Woodward infravörös spektroszkópiát és kémiai lebontást alkalmazott összetett molekulák szerkezetének meghatározására. Figyelemre méltó példák erre a szantonsav, a sztrichnin, a magnamicin és a terramicin. Woodward kollégája és a Nobel-díjas Derek Barton a következőket mondta a teramicinről:

A valaha készült szerkezeti rejtvény legbriliánsabb megoldása természetesen a terramicin (1953) volt. Ez nagy ipari jelentőségű probléma volt, és sok hozzáértő vegyész nagy munkát végzett a szerkezetének meghatározásában. Az eredmény ellentmondó bizonyítékok lenyűgöző halmaza. Woodward vett egy nagy kartonpapírt, felírt rá minden adatot, és egyedül gondolkodva kikövetkezett a terramicin helyes szerkezetére. Senki más nem tehette volna meg akkoriban.

Mindezek az esetek azt mutatják, hogy a racionális tények és a kémiai elvek az intuícióval kombinálva hogyan használhatók fel egy cél elérése érdekében.

Az 1950-es évek elején Woodward és a brit kémikus, Geoffrey Wilkinson új szerkezetet javasolt a ferrocén számára  , amely vegyület szerves molekulák és vas kombinációjából áll . Ezzel kezdetét vette a fémorganikus kémia , amely iparilag jelentős területté nőtte ki magát. Ezért a munkájáért Wilkinson ( Ernst Otto Fischerrel együtt ) 1973 -ban Nobel-díjat kapott . Egyes történészek úgy vélték, hogy Woodwardnak Wilkinsonnal együtt kellett volna megkapnia ezt a díjat. Érdekes, hogy Woodward is így gondolta: később még a Nobel-bizottságnak is írt róla.

Woodward 1965 -ben Nobel-díjat kapott összetett szerves molekulák szintéziséért. Nobel-előadásában ismertette a cefalosporin antibiotikum teljes szintézisét , megjegyezve, hogy fel kell gyorsítania a szintézist, hogy azt a Nobel-ünnepség előtt befejezze.

A B 12 vitamin szintézise és a Woodward-Hoffman szabály

Az 1960-as évek elején Woodward belefogott egy természetes termék akkori legnehezebb szintézisébe - a B 12 vitamin szintézisébe . A zürichi kollégával , Albert Eschenmoserrel gyümölcsözően együttműködve Woodward és egy közel 100 diákból és posztdoktorból álló csapat több éven át dolgozott a molekula szintetizálásán. A mű 1973-ban készült el és jelent meg, fordulópontot jelentett a szerves kémia történetében. A szintézis csaknem 100 szakaszból állt, amelyek mindegyikét gondosan megtervezték és elemezték, ami Woodward összes munkájára jellemző volt. Mindenki másnál jobban meggyőzte a szerves kémikusokat arról, hogy kellő idővel és ésszerű tervezéssel bármilyen összetett anyag szintézise lehetséges. 2006-ig azonban gyakorlatilag nem voltak publikációk a B12-vitamin teljes szintéziséről .

Ugyanebben az évben Woodwardnak a B 12 szintézise során végzett megfigyelései alapján ő és Roald Hofmann szabályokat dolgoztak ki (ma Woodward-Hoffmann szabályok néven ismertek ), hogy megmagyarázzák a szerves reakciótermékek sztereokémiáját [6] . Woodward szintetikus kémikus tapasztalatai alapján fogalmazta meg elképzeléseit (a molekuláris pályák szimmetrikus tulajdonságai alapján), majd felkérte Hofmannt, hogy végezzen elméleti számításokat ezen elképzelések megerősítésére. Ezeket a számításokat Hückel végeztük E szabályok helyességét számos kísérlet igazolta. Hoffman 1981 -ben Nobel-díjat kapott munkájáért ( Kenichi Fukui japán vegyész mellett, aki ugyanazt a munkát más megközelítéssel végezte); Woodward kétségtelenül megkapta volna a második Nobel-díjat, ha élt volna. Megjegyzendő, hogy a Nature folyóiratban egy közelmúltban megjelent cikk leírja, hogyan lehet mechanikai feszültséget felhasználni egy olyan kémiai reakció lefolyásának megváltoztatására, amelynek termékei nem felelnek meg a Woodward-Hoffman-szabályoknak [7] .

A Woodward Intézet és az élet utolsó időszaka

Harvardi munkájával párhuzamosan Woodward irányította az 1963 -ban Baselben ( Svájc ) alapított Kutatóintézetet (Woodward Research Institute) [8] . Tagja lett az MIT (1966–1971) és az izraeli Weizmann Institute of Science kuratóriumának is .

Woodward a massachusettsi Cambridge - ben halt meg szívrohamban alvás közben. Ebben az időszakban az eritromicin antibiotikum szintézisén dolgozott . Tanítványa ezt mondta róla:

Nagyon sokat köszönhetek R. B. Woodwardnak. Megmutatta, hogy nehéz problémákat fel lehet venni anélkül, hogy világos elképzelésük lenne azok kimeneteléről, de abban a bizalomban, hogy az intelligencia és az erőfeszítés megoldja azokat. Megmutatta nekem a modern szerves kémia szépségét és az anyag részletes tanulmányozásának fontosságát. Woodward jelentős mértékben hozzájárult a szintézis stratégiájához, a komplex szerkezetek levezetésének módszereihez, új kémia megalkotásához és annak elméleti vonatkozásaihoz. Példa volt tanítványai számára. Szeretem az emléket, hogy egy ilyen csodálatos vegyészrel dolgozhattam együtt.

Család

1938 - ban feleségül vette Jirža Pullmant; két lányuk született: Siri Anna (1939) és Jean Kirsten (1944). 1946 - ban második házasságot kötött Eudoxia Mullerrel, akivel a Polaroid Corporationnél ismerkedett meg . Művész és mérnök volt. Ebben a házasságban született Christel Elizabeth lánya (1947) és fia, Eric Richard Arthur (1953).

Publikációk

Woodward csaknem 200 publikáció szerzője (vagy társszerzője), ebből 85 hosszú cikk, a többi pedig előzetes jelentés, előadásszöveg és recenzió. Tudományos tevékenységének üteme lehetetlenné tette a kísérlet részleteinek publikálását, és a munka nagy része csak néhány évvel halála után jelent meg. Woodward több mint kétszáz végzős hallgató és kutató munkáját irányította, akik sikeres karriert futottak be. Robert Robinsonnal együtt megalapította a Tetrahedron és a Tetrahedron Letters szerves kémiai folyóiratokat, és tagja volt azok szerkesztőbizottságának.

Woodward hallgatói: Robert M. Williams ( Colorado állam ), Harry Wasserman ( Yale ), Yoshito Kishi ( Harvard ), Stuart Schreber (Harvard), William Rush (Scrips-Florida), Stephen A. Banner ( Floridai Egyetem) ), Christopher S. Foote ( UCLA ), Kendall Hawke (UCLA), Kevin M. Smith porfirineken dolgozik .

Woodward enciklopédikus tudással rendelkezett a kémiában, és rendkívüli memóriával rendelkezett a részletekhez. Munkatársaitól az a tulajdonsága különböztette meg, hogy rendkívüli képessége volt a tudományos irodalomból származó adatok kinyerésére és összekapcsolására, és egy adott kémiai probléma megoldására való felhasználására.

Karaktervonások, érdekességek

Előadásai legendássá váltak, gyakran három-négy órásak voltak. Sokukban kerülte a diák használatát, és színes zsírkrétával rajzolt szerkezeteket. Ezért előadásait könnyű volt rögzíteni. A Moszkvai Állami Egyetem professzora, A. N. Kost [9] szerint :

Előadásokon vagy riportokon gyakran két kezébe vett egy darab krétát, és az illuzionista könnyedségével kémiai szerkezetet kezdett rajzolni a tábla mindkét végéről, és a molekuláról alkotott térlátása olyan finom volt, hogy nincs olyan eset, amikor a táblán lévő vonalak ne közeledtek volna össze.

Általában Woodward az előadás megkezdése előtt két zsebkendőt tett az asztalára. Az egyik zsebkendőre egy sor 4-5 darab különböző színű krétát tett. Egy másiknál ​​lenyűgöző cigarettasor volt. Az előző cigarettát a következő meggyújtására használták. Híres csütörtöki szemináriumai a Harvardon éjszakába nyúltak.

Woodwardnak nagyon tetszett a kék szín. Az öltönye, a kocsija és még a parkoló is kék volt. Az egyik laborjában a diákok egy hatalmas fekete-fehér fotót akasztottak ki egy nagy kék nyakkendős tanárról. Több évig ott lógott (az 1970-es évek elejéig), amíg egy kis laboratóriumi tűzben leégett.

Woodward fáradhatatlanságával nem tehetett volna annyit, ha nem lett volna rendkívül szervezett ember. A legtöbb problémát egyedül oldotta meg, a legapróbb részletekig végiggondolva a további munka tervet. Minden reggel egy kerek vállú, erős testalkatú professzor hivatalos öltönyben, kötelezően kék nyakkendővel beszállt az autóba, és fél óra alatt megtette azt az 50 mérföldet, amely elválasztotta nyaralóját a Harvard Egyetemtől . Kilenc órára egy ilyen nagy sebességű "auto-loading" után, amit a többi sporttal szemben előnyben részesített, Woodward munkához látott. Éjszaka mindössze néhány órát aludt, erősen dohányzott, inkább whiskyt és martinit kedvelt, és focizással szeretett pihenni [10] .

Vegyésztársak a Woodwardon

Derek Barton , aki később a konformációs elemzésről ismertté vált (amelyért 1969 -ben Nobel-díjat kapott ), leírja Woodward egyik előadását:

Ragyogóan demonstrálta, hogyan lehet átvenni a nyilvánvalónak tűnő tényeket az irodalomból, és csak gondolni rájuk, amiben nagyon jól tudott, másképp értelmezni, majd elmenni a laboratóriumba és bebizonyítani az igazságot. az új következtetés. Rájöttünk, hogy ez egy zseni munkája... Tíz évvel később másodéveseink már meg tudtak oldani hasonló problémákat, és körülbelül 25%-uk helyesen oldja meg. De ez azt jelenti, hogy 1958-ban a második évfolyamunkban a mini-woodwardi diákok 25%-a volt? Természetesen nem. Ez azt jelenti, hogy Woodward megtanította nekünk, szerves vegyészeknek a gondolkodás művészetét.

Woodward 1948 -as útja egy tiszteletbeli előadássorozatot indított el, amely számos országba vitte élete során. Lord Alexander Todd így emlékezett vissza:

Bob Woodward egyik legcsodálatosabb tulajdonsága az volt, hogy a szerves kémia iránti szenvedélyével és lelkesedésével megfertőzte a fiatal kémikusokat... Nem ismerek és nem is ismertem még egy tudóst, aki ilyen közönséget tudott volna megtartani; fiatal vegyészek, és sok nem túl fiatal, úgy figyeltek rá, mintha valami evangélista lett volna... Természetesen zseniális előadó volt. Mindig időben volt; mindig nála volt a híres zsírkrétás doboza, még egy speciális rongy is, amivel letörölhette a tábláról. Az pedig, hogy hibátlanul rajzolt képleteket a táblára, bár lassította az előadás tempóját, de hozzájárult a megértéshez.

Arne Fredga ( Svéd Királyi Tudományos Akadémia ) a Nobel-díj átadásakor ezt mondta:

Néha azt mondják, hogy a szerves szintézis egyszerre egzakt tudomány és képzőművészet. Itt a tagadhatatlan Mester a természet. De merem állítani, hogy az idei díjazott, Dr. Woodward joggal áll a második helyen.

Díjak és díjak

Munkásságáért Woodward számos díjat, díjat és tiszteletbeli diplomát kapott, többek között az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiájának ( 1953 ) és akadémiáinak tagságát szerte a világon. Számos cég tanácsadója is volt, mint például a Polaroid , a Pfizer és a Merck.

Díjai között:

Tiszteletbeli fokozatok

Woodward több mint 20 tiszteletbeli oklevelet is kapott, köztük a következő egyetemek tiszteletbeli fokozatait:

Jegyzetek

  1. ↑ Elkan Blout. Robert Burns Woodward  // A Nemzeti Tudományos Akadémia életrajzi emlékei. - 2001. - 20. évf. 80.
  2. ↑ Woodward, Robert Burns az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia  honlapján
  3. ↑ Woodward; Robert Burns (1917-1979  )
  4. ↑ Robert Burns Woodworth profilja az Orosz Tudományos Akadémia hivatalos honlapján
  5. ↑ Szintetikus támadás az ösztronprobléma ellen PhD disszertáció  . Hozzáférés dátuma: 2012. január 16. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3.
  6. ↑ Roald Hoffmann, R. B. Woodward. Kémiai reakciók orbitális szimmetria szabályozása   // Tudomány . - 1970. február 6. - 1. évf. 167. sz. 3919 . - P. 825-831. — PMID 17742608 .
  7. ↑ Előfeszítő reakcióútvonalak mechanikai erővel   // Természet . - 2007. - Vol. 446. - P. 423-427.
  8. ↑ G. Wayne Craig. The Woodward Research Institute, Robert Burns Woodward (1917–1979) és Kémia az üvegajtó mögött // Helvetica Chimica Acta. - 2011. - Kt. 94. - P. 923-946. - doi : 10.1002/hlca.201100077 .
  9. ↑ Robert Burns Woodward Letöltve: 2012. január 16. Az eredetiből archiválva : 2015. október 23..
  10. ↑ Robert  Burns Woodward Hozzáférés dátuma: 2012. január 16. Az eredetiből archiválva : 2012. június 3.

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák
Genealógia és nekropolisz