罗伯特·伯恩斯·伍德沃德(Robert Burns Woodward, 1917.04.10 — 1979.07.08)_致敬化学家_首页新闻_有机化学加油站 Title
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罗伯特·伯恩斯·伍德沃德(Robert Burns Woodward, 1917.04.10 — 1979.07.08)

1917年春,罗伯特·伯恩斯·伍德沃德出生于美国马萨诸塞州的波士顿。 1918年,起始于美国堪萨斯州的“西班牙大流感”在全球范围内爆发,罗伯特父亲不幸在这场灾难中去世。幼时的他上了一所公立小学,之后便进入位于马萨诸塞州昆西的昆西高中。伍德沃德从小就很喜欢研究各种化学反应,所以当他进入高中时,他已经设法在路德维希·加特曼当时广泛使用的实验有机化学教科书中完成了大部分的实验。1928年,11岁的伍德沃德联系了当时的德国驻波士顿领事馆总领事,并通过他设法获得了一些在德国期刊上发表的原创论文的副本。包括在后来,在他的Cope讲座中,他回忆起当时他是如何为在报纸中偶然发现的Diels和Alder关于Diels-Alder反应的原始信息而着迷的,而在他整个的职业生涯中,他也一直在实验和理论两方面反复、强有力地使用和研究这个反应。1933年,16岁的他以优异的成绩考入麻省理工学院,但在1934年秋季学期结束时,由于他将自己所有的精力都投入了化学,以至于除了化学,他所有的科目统统挂了科,学校便把伍德沃德开除了。MIT化学系的各位教授们聚在一起讨论了半天,给校长写了一封联名信,希望能留下这个天赋异禀的学生,第二年,学校又重新接纳了他。这一回,学校为了培养他,给他开了小灶,专门安排了许多课程,1936年,19岁的他获得了理学学士学位。由于伍德沃德做了涉及与女性性激素雌酮合成的研究,这篇研究的水平足以与博士水平相媲美,所以在他20岁的那一年,当他的同学刚刚大学学毕业获得学士学位时,他拿到了博士学位。(麻省理工学院要求研究生有研究顾问,伍德沃德的顾问是James Flack Norris和Avery Adrian Morton,虽然目前尚不清楚他是否真的接受了他们的建议)。博士毕业后的伍德沃德,在哈佛大学执教。

最早在20世纪30年代,英国化学家Christopher Ingold和Robert Robinson等人研究了有机反应的机理后,提出了可以预测有机分子反应性的经验规则。伍德沃德可能是第一个将这些想法用作综合预测框架的合成有机化学家。1938年,他与Irja Pullman结婚; 他们有两个女儿:Siiri Anna(生于1939年)和Jean Kirsten(生于1944年)。1946年,他与Epooxia Muller结婚,他是在宝丽来公司遇到的艺术家和技师。这场婚姻一直持续到1972年,生下了一个女儿和一个儿子:Crystal Elisabeth(生于1947年)和Eric Richard Arthur(生于1953年)。

伍德沃德在20世纪40年代早期发表了一系列描述了紫外光谱在天然产物结构中的应用的论文。他收集了大量的经验数据,并设计了一系列规则(后来称为伍德沃德规则),可用于寻找新天然物质的结构和非天然合成分子。不久后,第二次世界大战拉开了序幕,在日军的占领下,来自东南亚国家的奎宁变得格外稀缺,他决心开始人工合成奎宁。1944年,经过55道复杂繁琐的程序后,伍德沃德与博士后研究员William von Eggers Doering一起报道了用于治疗疟疾的生物碱—奎宁的合成。尽管该合成被宣传为药用化合物的突破,但实际上,在当时合成工艺的水平下,奎宁无法进行工业化生产,但这仍然是化学合成的一个里程碑。伍德沃德对这种合成的特别见解是在他认识到德国化学家保罗·拉贝于1905年将奎宁的奎宁前体转化为奎宁后获得而来的。因此,合成奎宁毒素(伍德沃德实际合成)将建立合成奎宁的途径。当伍德沃德完成这一壮举时,有机合成仍然在很大程度上是一个试验和错误的问题,没有人认为这样复杂的结构可以构建成功。伍德沃德表明,有机合成可以成为一种理性的科学,并且这种合成可以通过公认的反应性和结构原理来辅助。这个合成是他将要进行的一系列非常复杂又优雅的合成中的第一个。在20世纪40年代后期,伍德沃德合成了许多复杂的天然产品,包括胆固醇,可的松,士的宁,麦角酸,利血平,叶绿素,头孢菌素和秋水仙碱等。随着这些合成的进行,伍德沃德开辟了一个新的合成时代,也被称为“伍德沃德时代”,他表明,天然产品可以通过仔细应用物理有机化学原理和精心策划来合成。

伍德沃德合成的一个重要特征是他们对立体化学的关注或者三维空间中分子的特殊配置。大多数具有药用价值的天然产品只有在具有特定的立体化学时才有效,例如作为药物。这产生了对“ 立体选择性合成 ” 的需求,产生具有确定的立体化学的化合物。虽然今天典型的合成路线通常涉及这样的程序,但伍德沃德是一个先驱,展示如何通过详尽而合理的规划,进行立体选择性的反应。他的许多合成都涉及通过在其中安装刚性结构元素来迫使分子进入某种配置,这是另一种已成为当今标准的策略。在这方面,特别是他合成利血平和士的宁是地标。

在第二次世界大战期间,伍德沃德是青霉素项目战争生产委员会的顾问。虽然提出青霉素的β- 内酰胺结构通常是有用的,但实际上它首先由默克的化学家和牛津的爱德华亚伯拉罕提出,然后由其他团体(例如壳牌)进行调查。伍德沃德首先认可了皮奥里亚青霉素组提出的错误的三环(噻唑烷稠合,氨基桥联恶嗪酮)结构。随后,他对β- 内酰胺结构进行了认可,所有这一切都与噻唑烷 - 恶唑酮相反由当时领先的有机化学家罗伯特罗宾逊提出的结构。最终在1945年,Dorothy Hodgkin使用X射线晶体学显示β-内酰胺结构是正确的。

在20世纪50年代早期,伍德沃德与英国化学家杰弗里威尔金森,然后在哈佛大学,假设了二茂铁的新结构,二茂铁是一种由有机分子与铁的组合组成的化合物。这标志着过渡金属——有机金属化学领域的开始,该领域已发展成为一个工业上非常重要的领域。威尔金森与恩斯特·奥托·菲舍尔一起在1973年获得诺贝尔奖。一些历史学家认为伍德沃德应该与威尔金森一起分享这个奖项。值得注意的是,伍德沃德本人也这么认为,并在致诺贝尔委员会的一封信中表达了他的想法。伍德沃德因其合成复杂的有机分子而于1965年获得诺贝尔奖。从1946年到1965年,他一共被提名了111次。他在诺贝尔奖的演讲中描述了抗生素头孢菌素的全合成,并表示为在时间内完成,他推动了整个合成计划。

在20世纪60年代,伍德沃德被任命为唐纳科学教授,这个称号使他免于正式课程的教学,因此他可以将全部时间用于研究。早期,伍德沃德开始研究迄今为止合成的最复杂的天然产物 - 维生素B12。在苏黎世与他的同事Albert Eschenmoser进行了卓越的合作,一支由近百名学生和博士后工作人员组成的团队在这种分子的合成方面工作了多年。这项工作最终于1973年出版,是有机化学史上的一个标志性里程碑。综合包括近百个步骤,涉及特有的严格规划和分析,这一直是伍德沃德工作的特点。这项工作比任何其他工作都更让有机化学家相信,只要有足够的时间和规划,任何复杂物质的合成都是可能的。由伍德沃德博士后学生之一的Yoshito Kishi研究小组合成。截至2016年,尚未公布其他维生素B12的全合成。同年,根据伍德沃德在B12合成期间所做的观察,他和罗尔德霍夫曼设计了规则(现称为伍德沃德—霍夫曼规则),用于阐明有机反应产物的立体化学。伍德沃德在他的合成有机化学经验基础上配上了他的想法, 他要求霍夫曼进行理论计算以验证这些想法,这些想法是使用Hoffmann的ExtendedHückel方法完成的。这些规则的预测称为“ 伍德沃德 - 霍夫曼的规则 “得到了许多实验的证实。霍夫曼与日本化学家Kenichi Fukui一起分享了这项工作的1981年诺贝尔奖。日本化学家使用不同的方法做过类似的工作;伍德沃德于1979年去世,诺贝尔奖未被追授。

他的讲座经常持续三四个小时。他最着名的讲座定义了被称为“伍德沃德”的时间单位,之后他的其他讲座被认为是如此多的“毫米—伍德沃德”。在其中许多中,他避免使用幻灯片而是使用多色粉笔绘制结构。通常情况下,为了开始讲座,伍德沃德会到达并在台面上摆放两块大的白色手帕。一个人将是四或五种颜色的粉笔(新作品),整齐地按颜色排序,排成长排。在另一块手帕上放置一排同样令人印象深刻的香烟。以前的香烟将用于照亮下一支香烟。他在哈佛大学的周四研讨会经常持续到深夜。他对蓝色有一种强烈的热爱的固定,他的许多西装,他的车,甚至他的停车位都是蓝色的。在他的一个实验室里,他的学生们从天花板上挂了一张大黑白照片,并附上一个大的蓝色“领带”。在那里它挂了几年(20世纪70年代初),直到在一次小型实验室火灾中烧焦。他厌恶运动,每晚只能睡几个小时,是一个沉重的吸烟者,享受苏格兰威士忌和马提尼酒。

在他的一生中,伍德沃德撰写或合着了近200篇出版物,其中85篇是全文,其余包括初步沟通,讲座文本和评论。他的科学活动的速度很快超过了他发表所有实验细节的能力,他参与的大部分工作直到他去世后几年才公布。伍德沃德培养了两百多名博士学位。学生和博士后工作人员,其中许多人后来进入了杰出的职业生涯。

他的一些着名学生包括Robert M. Williams(科罗拉多州立大学),Harry Wasserman(耶鲁大学),Yoshito Kishi(哈佛大学),Stuart Schreiber(哈佛大学),William R. Roush(Scripps-Florida),Steven A. Benner( UF),Christopher S. Foote(加州大学洛杉矶分校),Kendall Houk(加州大学洛杉矶分校),卟啉化学家Kevin M. Smith(LSU),Thomas R. Hoye(明尼苏达大学),Ronald Breslow(哥伦比亚大学)和David Dolphin(UBC)。

伍德沃德拥有对化学的百科全书知识,以及对细节的非凡记忆。大多数人将他与同龄人区分开来的质量可能是他将化学文献中不同的知识线捆绑在一起并使他们对化学问题产生影响的卓越能力。

伍德沃德因其工作获得了许多奖项,荣誉和荣誉博士学位,包括1953年入选美国国家科学院院士,以及世界各地的学院成员。他还是Polaroid,Pfizer和Merck等许多公司的顾问。其他奖项包括:

1945年来自富兰克林研究所和城市费城约翰·斯科特奖章;1955年美国化学学会北泽西分会颁发的Leo Hendrik Baekeland奖;1956年当选皇家学会外国会员;1959年皇家学会颁发的戴维奖章;1961年美国化学学会颁发的罗杰·亚当斯奖章;1969年罗马教皇科学院颁发的Pius XI金奖;1964年获得美国国家科学奖章(“ 用于合成复杂有机分子的富有想象力的新方法,特别是他对士的宁,雷帕芬,麦角酸和叶绿素的精彩合成。 ”);1965年诺贝尔化学奖;1967年芝加哥的美国化学学会颁发的吉布斯奖;1968年来自法国兴业化学公司的一等拉瓦锡奖章;1970年日本天皇颁发的二等旭日章;1970年英国药学会颁发的汉伯里纪念奖章;1970年鲁汶大学那颁发的 Pierre Bruylants奖章;1971年获得AMA科学成就奖;1973年与Roald Hoffmann分享美国化学学会颁发的Cope奖;1978年伦敦皇家学会颁发的科普利奖章。

此外,他还获得了二十多个荣誉学位,包括以下大学的荣誉博士学位:1945年卫斯理大学;1957年哈佛大学;1964年剑桥大学;1965年布兰迪斯大学; 1966年以色列理工学院;1968年加拿大西安大略大学;1970年比利时鲁汶大学。

 

Caroline

2019.03.02


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