Robert Burns Woodward - Robert Burns Woodward

Robert Burns Woodward
Născut	( 10-04 1917 )10 aprilie 1917 Boston , Massachusetts , SUA
Decedat	8 iulie 1979 (08.07.1979)(62 de ani) Cambridge, Massachusetts , SUA
Cetățenie	Statele Unite
Alma Mater	MIT (SB, doctorat)
Cunoscut pentru
Premii
Cariera științifică
Câmpuri	Chimie organica
Instituții	Universitatea Harvard
Teză	Un atac sintetic asupra problemei estronei  (1937)
Consilier doctoral	James Flack Norris Avery Adrian Morton
Doctoranzi	Christopher Foote Ken Houk Ronald Breslow Stuart Schreiber William R. Roush David M. Lemal

Robert Burns Woodward ForMemRS HonFRSE (10 aprilie 1917 - 8 iulie 1979) a fost un chimist organic american . El este considerat de mulți ca fiind cel mai preeminent chimist organic sintetic din secolul al XX-lea, având multe contribuții cheie la acest subiect, în special în sinteza produselor naturale complexe și determinarea structurii moleculare a acestora . De asemenea, a lucrat îndeaproape cu Roald Hoffmann la studii teoretice ale reacțiilor chimice . A fost distins cu Premiul Nobel pentru chimie în 1965.

Tinerete si educatie

Woodward s-a născut la Boston, Massachusetts , la 10 aprilie 1917. El era fiul lui Margaret Burns (un imigrant din Scoția care pretindea că este descendent al poetului, Robert Burns ) și al soțului ei, Arthur Chester Woodward, el însuși fiul lui Apotecar Roxbury , Harlow Elliot Woodward.

Tatăl său a fost una dintre numeroasele victime ale pandemiei de gripă spaniolă din 1918.

Încă de la o vârstă fragedă, Woodward a fost atras și angajat în studiul privat de chimie în timp ce frecventa o școală primară publică și apoi liceul Quincy , din Quincy, Massachusetts . În momentul în care a intrat la liceu, reușise deja să efectueze majoritatea experimentelor din manualul de chimie organică experimentală al lui Ludwig Gattermann . În 1928, Woodward a contactat consulul general al consulatului german la Boston (baronul von Tippelskirch) și, prin intermediul acestuia, a reușit să obțină copii ale unor lucrări originale publicate în reviste germane. Mai târziu, în prelegerea sa Cope, el și-a amintit cum fusese fascinat când, printre aceste lucrări, a întâlnit comunicarea originală a lui Diels și Alder despre reacția Diels-Alder . De-a lungul carierei sale, Woodward a folosit și investigat în mod repetat și puternic această reacție, atât în ​​mod teoretic, cât și experimental. În 1933, a intrat în Massachusetts Institute of Technology (MIT), dar și-a neglijat studiile formale suficient de grav pentru a fi exclus la sfârșitul termenului de toamnă din 1934. MIT l-a readmis în perioada de toamnă din 1935 și, până în 1936, primise diploma de licență în științe . Abia un an mai târziu, MIT i-a acordat doctoratul , când colegii săi absolveau încă diplomele de licență. Munca de doctorat a lui Woodward a presupus investigații legate de sinteza hormonului sexual feminin estrona . MIT a cerut ca studenții absolvenți să aibă consilieri de cercetare. Consilierii lui Woodward au fost James Flack Norris și Avery Adrian Morton, deși nu este clar dacă a luat efectiv vreun sfat al acestora. După o scurtă perioadă postdoctorală la Universitatea din Illinois, a luat o bursă junior la Universitatea Harvard din 1937 până în 1938 și a rămas la Harvard în diferite funcții pentru tot restul vieții sale. În anii 1960, Woodward a fost numit Donner profesor de știință, un titlu care l-a eliberat de predarea cursurilor formale, astfel încât să-și poată dedica tot timpul cercetării.

Cercetare și carieră

Munca timpurie

Prima contribuție majoră a carierei lui Woodward la începutul anilor 1940 a fost o serie de lucrări care descriu aplicarea spectroscopiei ultraviolete în elucidarea structurii produselor naturale. Woodward a colectat împreună o cantitate mare de date empirice și apoi a conceput o serie de reguli denumite ulterior regulile Woodward , care ar putea fi aplicate pentru a afla structurile noilor substanțe naturale, precum și a moleculelor sintetizate non-naturale. Utilizarea rapidă a tehnicilor instrumentale nou dezvoltate a fost o caracteristică a lui Woodward exemplificată de-a lungul carierei sale și a marcat o schimbare radicală față de metodele chimice extrem de plictisitoare și lungi de elucidare structurală care au fost utilizate până atunci.

În 1944, împreună cu cercetătorul său post-doctoral, William von Eggers Doering , Woodward a raportat sinteza alcaloidului chininic , utilizat pentru tratarea malariei . Deși sinteza a fost făcută publică ca o descoperire în obținerea compusului medicinal greu de obținut din Asia de Sud-Est ocupată de japonezi, în realitate a fost prea lung și obositor pentru a fi adoptat la scară practică. Cu toate acestea, a fost un reper pentru sinteza chimică. Înțelegerea particulară a lui Woodward în această sinteză a fost de a realiza că chimistul german Paul Rabe a transformat un precursor al chininei numit chinotoxină în chinină în 1905. Prin urmare, o sinteză a chinotoxinei (pe care Woodward a sintetizat-o de fapt) ar stabili o cale spre sintetizarea chininei. Când Woodward a realizat această ispravă, sinteza organică era încă în mare parte o chestiune de încercare și eroare și nimeni nu credea că astfel de structuri complexe ar putea fi construite. Woodward a arătat că sinteza organică ar putea fi transformată într-o știință rațională și că sinteza ar putea fi ajutată de principii bine stabilite de reactivitate și structură. Această sinteză a fost prima dintr-o serie de sinteze extrem de complicate și elegante pe care le va întreprinde.

Lucrările ulterioare și impactul acesteia

Culminând în anii 1930, chimiștii britanici Christopher Ingold și Robert Robinson, printre alții, au investigat mecanismele reacțiilor organice și au venit cu reguli empirice care ar putea prezice reactivitatea moleculelor organice. Woodward a fost probabil primul chimist organic sintetic care a folosit aceste idei ca cadru predictiv în sinteză. Stilul lui Woodward a fost inspirația pentru munca a sute de chimiști sintetici succesivi care au sintetizat produse naturale importante din punct de vedere medical și complexe din punct de vedere structural.

Sinteze organice și Premiul Nobel

La sfârșitul anilor 1940, Woodward a sintetizat multe produse naturale complexe, inclusiv chinină , colesterol , cortizon , stricnină , acid lizergic , reserpină , clorofilă , cefalosporină și colchicină . Cu acestea, Woodward a deschis o nouă eră de sinteză, denumită uneori „era Woodwardiană”, în care a arătat că produsele naturale pot fi sintetizate prin aplicarea atentă a principiilor chimiei organice fizice și prin planificarea minuțioasă.

Multe dintre sintezele lui Woodward au fost descrise ca spectaculoase de către colegii săi și înainte de a le face, unii credeau că ar fi imposibil să creeze aceste substanțe în laborator. Sintezele lui Woodward au fost, de asemenea, descrise ca având un element de artă în ele și, de atunci, chimiștii sintetici au căutat întotdeauna eleganța, precum și utilitatea în sinteză. Lucrarea sa a implicat, de asemenea, utilizarea exhaustivă a tehnicilor de dezvoltare a spectroscopiei în infraroșu nou dezvoltate atunci și, ulterior, a spectroscopiei cu rezonanță magnetică nucleară . O altă caracteristică importantă a sintezelor lui Woodward a fost atenția lor la stereochimie sau la configurația specială a moleculelor în spațiul tridimensional. Majoritatea produselor naturale de importanță medicinală sunt eficiente, de exemplu ca medicamente, numai atunci când posedă o stereochimie specifică. Acest lucru creează cererea de „ sinteză stereoselectivă ”, producând un compus cu o stereochimie definită. În timp ce astăzi o cale sintetică tipică implică în mod obișnuit o astfel de procedură, Woodward a fost un pionier în a arăta cum, cu o planificare exhaustivă și rațională, s-ar putea conduce reacții stereoselective. Multe dintre sintezele sale implicau forțarea unei molecule într-o anumită configurație prin instalarea de elemente structurale rigide în ea, o altă tactică care a devenit standard astăzi. În acest sens, în special sintezele sale de reserpină și stricnină au fost repere.

În timpul celui de-al doilea război mondial, Woodward a fost consilier al Comitetului de producție a războiului pentru proiectul penicilinei. Deși a fost adesea recunoscut pentru propunerea structurii beta- lactamice a penicilinei , ea a fost de fapt propusă mai întâi de chimiștii de la Merck și Edward Abraham la Oxford și apoi investigată și de alte grupuri (de exemplu, Shell). Woodward a susținut la început o structură triciclică incorectă ( fuzionată cu tiazolidină , oxazinonă cu punte amino) pusă de grupul penicilină la Peoria. Ulterior, el și-a pus imprimaturul pe structura beta- lactamică , toate acestea în opoziție cu structura tiazolidină - oxazolonă propusă de Robert Robinson , chimistul organic de atunci din generația sa. În cele din urmă, structura beta-lactamică sa dovedit a fi corectă de Dorothy Hodgkin folosind cristalografia cu raze X în 1945.

Woodward a aplicat, de asemenea, tehnica spectroscopiei în infraroșu și a degradării chimice pentru a determina structurile moleculelor complicate. Remarcabile printre aceste determinări ale structurii au fost acidul santonic , stricnina , magnamicina și teramicina . În fiecare dintre aceste cazuri, Woodward a arătat din nou cum fapte raționale și principii chimice, combinate cu intuiția chimică, ar putea fi utilizate pentru a îndeplini sarcina.

La începutul anilor 1950, Woodward, împreună cu chimistul britanic Geoffrey Wilkinson , pe atunci la Harvard, au postulat o nouă structură pentru ferocen , un compus format dintr-o combinație a unei molecule organice cu fier. Acest lucru a marcat începutul domeniului chimiei organometalice a metalelor de tranziție, care a devenit un domeniu industrial foarte semnificativ. Wilkinson a câștigat Premiul Nobel pentru această lucrare în 1973, alături de Ernst Otto Fischer . Unii istorici cred că Woodward ar fi trebuit să împartă acest premiu împreună cu Wilkinson. În mod remarcabil, Woodward însuși a crezut acest lucru și și-a exprimat gândurile într-o scrisoare trimisă Comitetului Nobel.

Woodward a câștigat Premiul Nobel în 1965 pentru sinteza moleculelor organice complexe. El a fost nominalizat de 111 ori în total, din 1946 până în 1965. În cursul său Nobel, el a descris sinteza totală a antibioticului cefalosporină și a susținut că a împins programul de sinteză astfel încât să fie finalizat în perioada Nobel ceremonie.

B ₁₂ sinteză și reguli Woodward – Hoffmann

La începutul anilor 1960, Woodward a început să lucreze la ceea ce a fost cel mai complex produs natural sintetizat până în prezent - vitamina B ₁₂ . Într-o colaborare remarcabilă cu colegul său Albert Eschenmoser din Zurich, o echipă de aproape o sută de studenți și lucrători postdoctorali a lucrat mulți ani la sinteza acestei molecule. Lucrarea a fost publicată în sfârșit în 1973 și a marcat un reper în istoria chimiei organice. Sinteza a inclus aproape o sută de pași și a implicat o planificare și analize riguroase caracteristice care au caracterizat întotdeauna opera lui Woodward. Această lucrare, mai mult decât oricare alta, i-a convins pe chimiștii organici că sinteza oricărei substanțe complexe era posibilă, având suficient timp și planificare (vezi și palitoxina , sintetizată de grupul de cercetare al lui Yoshito Kishi , unul dintre studenții postdoctorali ai lui Woodward). Începând din 2019, nu a fost publicată nicio altă sinteză totală a vitaminei B ₁₂ .

În același an, pe baza observațiilor făcute de Woodward în timpul sintezei B ₁₂ , el și Roald Hoffmann au conceput reguli (numite acum regulile Woodward-Hoffmann ) pentru elucidarea stereochimiei produselor reacțiilor organice . Woodward și-a formulat ideile (care se bazau pe proprietățile de simetrie ale orbitalilor moleculari ) pe baza experiențelor sale de chimist organic sintetic; el i-a cerut lui Hoffman să efectueze calcule teoretice pentru a verifica aceste idei, care au fost făcute folosind metoda Hoffmann Extended Hückel . Predicțiile acestor reguli, numite „ regulile Woodward – Hoffmann ”, au fost verificate de numeroase experimente. Hoffmann a împărtășit Premiul Nobel din 1981 pentru această lucrare împreună cu Kenichi Fukui , un chimist japonez care făcuse lucrări similare folosind o abordare diferită; Woodward murise în 1979, iar premiile Nobel nu sunt acordate postum.

Woodward Institute

În timp ce se afla la Harvard, Woodward a preluat conducerea Institutului de Cercetare Woodward , cu sediul la Basel , Elveția, în 1963. De asemenea, a devenit administrator al alma mater al său, MIT, din 1966 până în 1971, și al Institutului de Științe Weizmann din Israel. .

Woodward a murit în Cambridge, Massachusetts , din cauza unui atac de cord în somn. La acea vreme, lucra la sinteza unui antibiotic , eritromicina . Un student de-al său a spus despre el:

Îi datorez mult lui RB Woodward. Mi-a arătat că se poate ataca problemele dificile fără o idee clară a rezultatului lor, dar cu încredere că inteligența și efortul le vor rezolva. El mi-a arătat frumusețea chimiei organice moderne și relevanța pentru domeniul raționamentului detaliat și atent. Mi-a arătat că nu trebuie să te specializezi. Woodward a adus mari contribuții la strategia de sinteză, la deducerea structurilor dificile, la inventarea unei noi chimii și la aspectele teoretice. El și-a învățat studenții prin exemplu satisfacția care rezultă din scufundarea totală în știința noastră. Prețuiesc amintirea asocierii mele cu acest chimist remarcabil.

Publicații

În timpul vieții sale, Woodward a scris sau a coautor aproape 200 de publicații, dintre care 85 sunt lucrări complete, restul cuprinzând comunicări preliminare, textul prelegerilor și recenzii. Ritmul activității sale științifice a depășit curând capacitatea sa de a publica toate detaliile experimentale, iar o mare parte din lucrările la care a participat nu au fost publicate decât la câțiva ani după moartea sa. Woodward a instruit peste două sute de doctorate. studenți și lucrători postdoctorali, dintre care mulți au continuat ulterior cariere distincte.

Unii dintre cei mai cunoscuți studenți ai săi sunt Robert M. Williams (statul Colorado), Harry Wasserman (Yale), Yoshito Kishi (Harvard), Stuart Schreiber (Harvard), William R. Roush ( Scripps-Florida ), Steven A. Benner ( UF), James D. Wuest (Montreal), Christopher S. Foote (UCLA), Kendall Houk (UCLA), chimistul cu porfirină Kevin M. Smith (LSU), Thomas R. Hoye (Universitatea din Minnesota), Ronald Breslow (Columbia University ) și David Dolphin (UBC).

Woodward avea cunoștințe enciclopedice de chimie și o amintire extraordinară pentru detalii. Probabil calitatea care l-a diferențiat cel mai mult de colegii săi a fost capacitatea sa remarcabilă de a lega fire de cunoștințe disparate din literatura chimică și de a le pune în practică o problemă chimică.

Distincții și premii

Pentru munca sa, Woodward a primit numeroase premii, distincții și doctorate onorifice, inclusiv alegerea la Academia Națională de Științe din 1953 și apartenența la academii din întreaga lume. De asemenea, a fost consultant pentru numeroase companii precum Polaroid, Pfizer și Merck . Alte premii includ:

Diplome onorifice

Woodward a primit, de asemenea, peste douăzeci de diplome onorifice , inclusiv doctorate onorifice de la următoarele universități:

Viata personala

Familie

În 1938 s-a căsătorit cu Irja Pullman; au avut două fiice: Siiri Anna (n. 1939) și Jean Kirsten (n. 1944). În 1946, s-a căsătorit cu Eudoxia Muller , artist și tehnician pe care l-a cunoscut la Polaroid Corp. Această căsătorie, care a durat până în 1972, a produs o fiică și un fiu: Crystal Elisabeth (n. 1947) și Eric Richard Arthur (n. . 1953).

Idiosincrazii

Prelegerile sale au durat frecvent trei sau patru ore. Cea mai lungă prelegere a sa a definit unitatea de timp cunoscută sub numele de „Woodward”, după care celelalte prelegeri ale sale au fost considerate a fi atât de multe „milli-Woodwards”. În multe dintre acestea, el a evitat utilizarea diapozitivelor și a desenat structuri folosind cretă multicoloră. De obicei, pentru a începe o prelegere, Woodward sosea și așeza două batiste mari albe pe blat. Pe una ar fi patru sau cinci culori de cretă (piese noi), ordonate în funcție de culoare, într-un rând lung. Pe cealaltă batistă ar fi așezat un rând la fel de impresionant de țigări. Țigara anterioară ar fi folosită pentru a aprinde următoarea. Seminarele sale de joi la Harvard au durat adesea până în noapte. Avea o fixație cu albastru și multe dintre costumele sale, mașina și chiar locul de parcare erau colorate în albastru. Într-unul din laboratoarele sale, studenții săi au atârnat de tavan o fotografie alb-negru mare a maestrului, completată cu o „cravată” albastră mare. Acolo a rămas agățat câțiva ani (începutul anilor 1970), până când a fost ars într-un incendiu minor de laborator. Detesta exercițiile, putea să se înțeleagă cu doar câteva ore de somn în fiecare seară, era un fumător înrăit și se bucura de whisky scoțian și martini.

Referințe

Bibliografie

linkuri externe

• Note de la seminariile lui Robert Burns Woodward, luate de Robert E. Kohler în Science History Institute Digital Collections
• Robert Burns Woodward pe Nobelprize.org, inclusiv Conferința Nobel, 11 decembrie 1965 Progrese recente în chimia produselor naturale