伍德沃德

罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 (1917年4月10日–1979年7月8日, ) 美国有机化学家,现代有机合成之父,对现代有机合成做出了相当大的贡献,尤其是在合成和具有复杂结构的天然有机分子结构阐明方面。获1965年诺贝尔化学奖。与其同事罗尔德·霍夫曼共同研究了化学反应的理论问题。后者也获得了1981年的诺贝尔化学奖。

人物生平

成长经历

Robert Burns Woodward 1917一1979

伍德沃德1917年4月10日生于美国马萨诸塞州的波士顿。从小喜读书,善思考,学习成绩优异。1933年夏,只有16岁的伍德沃德就以优异的成绩,考入美国的著名大学麻省理工学院。在全班学生中,他是年龄最小的一个,素有“神童”之称,学校为了培养他,为他一人单独安排了许多课程。他聪颖过人,只用了3年时间就学完了大学的全部课程,并以出色的成绩获得了学士学位。

伍德沃德获学士学位后,直接攻取博士学位,只用了一年的时间,学完了博士生的所有课程,通过论文答辩获博士学位。从学士到博士,普通人往往需要6年左右的时间,而伍德沃德只用了一年,这在他同龄人中是最快的。获博士学位以后,伍德沃德在哈佛大学执教,1950年被聘为教授。他教学极为严谨,且有很强的吸引力,特别重视化学演示实验,着重训练学生的实验技巧,他培养的学生,许多人成了化学界的知名人士,其中包括获得1981年诺贝尔化学奖的波兰裔美国化学家霍夫曼(R.Hoffmann)。伍德沃德在化学上的出色成就,使他名扬全球。1963年,瑞士人集资,办了一所化学研究所,此研究所就以伍德沃德的名字命名,并聘请他担任了第一任所长。

职业生涯

伍德沃德是本世纪在有机合成化学实验和理论上,取得划时代成果的罕见的有机化学家,他以极其精巧的技术,合成了胆甾醇、皮质酮、马钱子碱、利血平、叶绿素等多种复杂有机化合物。据不完全统计,他合成的各种极难合成的复杂有机化合物达24种以上,所以他被称为“现代有机合成之父”。

伍德沃德还探明了金霉素、土霉素、河豚素等复杂有机物的结构与功能,探索了核酸与蛋白质的合成问题、发现了以他的名字命名的伍德沃德有机反应和伍德沃德有机试剂。他在有机化学合成、结构分析、理论说明等多个领域都有独到的见解和杰出的贡献,他还独立地提出二茂铁的夹心结构,这一结构与英国化学家威尔金森(G.Wilkinscn)、菲舍尔(E.O.Fischer)的研究结果完全一致。

1965年,伍德沃德因在有机合成方面的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖。获奖后,他并没有因为功成名就而停止工作。而是向着更艰巨复杂的化学合成方向前进“。他组织了14个国家的110位化学家,协同攻关,探索维生素B12的人工合成问题。在他以前,这种极为重要的药物,只能从动物的内脏中经人工提炼,所以价格极为昂贵,且供不应求。

维生素B12,的结构极为复杂,伍德沃德经研究发现,它有181个原子,在空间呈魔毡状分布,性质极为脆弱,受强酸、强碱、高温的作用都会分解,这就给人工合成造成极大的困难。伍德沃德设计了一个拼接式合成方案,即先合成维生素B12的各个局部,然后再把它们对接起来。这种方法后来成了合成所有有机大分子普遍采用的方法。

合成维生素B12过程中,不仅存在一个创立新的合成技术的问题,还遇到一个传统化学理论不能解释的有机理论问题。为此,伍德沃德参照了日本化学家福井谦一提出的“前线轨道理论”,和他的学生兼助手霍夫曼一起,提出了分子轨道对称守恒原理,这一理论用对称性简单直观地解释了许多有机化学过程,如电环合反应过程、环加成反应过程、σ键迁移过程等。该原理指出,反应物分子外层轨道对称一致时,反应就易进行,这叫“对称性允许”反应物分子外层轨道对称性不一致时,反应就不易进行,这叫“对称性禁阻”。分子轨道理论的创立,使霍夫曼和福井谦一共同获得了1981年诺贝尔化学奖。因为当时,伍德沃德已去世2年,而诺贝尔奖又不授给已去世的科学家,所以学术界认为,如果伍德沃德还健在的话,他必是获奖人之一,那样,他将成为少数两次获得诺贝尔奖金的科学家之一。

伍德沃德合成维生素B12时,共做了近千个复杂的有机合成实验,历时11年,终于在他谢世前几年实现了,完成了复杂的维生素B12的合成工作。参加维生素B12之合成的化学家,除了霍夫曼以外,还有瑞士著名化学家埃申莫塞(A.Escheni11oser)等。

在有机合成过程中,伍德沃德以惊人的毅力夜以继日地工作。例如在合成番木鳖碱、奎宁碱等复杂物质时,需要长时间的守护和观察、记录,那时,伍德沃德每天只睡4个小时,其他时间均在实验室工作。

伍德沃德谦虚和善,不计名利,善于与人合作,一旦出了成果,发表论文时,总喜欢把合作者的名字署在前边,他自己有时干脆不署名,对他的这一高尚品质,学术界和他共过事的人都众口称赞。

伍德沃德对化学教育尽心竭力,他一生共培养研究生、进修生500多人,他的学生已布满世界各地。伍德沃德在总结他的工作时说:“之所以能取得一些成绩,是因为有幸和世界上众多能干又热心的化学家合作。”

1979年7月8日,伍德沃德因积劳成疾,与世长辞,终年62岁。他在辞世前还面对他的学生和助手,念念不忘许多需要进一步研究的复杂有机物的合成工作,他逝世以后,人们经常以各种方式悼念这位有机化学巨星。

诺贝尔奖

1950年代早期,伍德沃德与在哈佛工作的英国化学家杰夫里·威尔金森一道提出了二茂铁的新颖结构。二茂铁分子由有机分子和铁原子构成。这个事件被当作是金属有机化学的开端。该学科如今已发展成为一门具有重要工业价值的学科。威尔金森与恩斯特·奥托·费歇尔一道因为此项工作而获得了1973年的诺贝尔化学奖。一些历史学家认为伍德沃德应该分享此项奖。伍德沃德本人也有一样的看法,曾经给诺贝尔评奖委员会写信表达看法。

伍德沃德因其在合成复杂有机分子方面的贡献获得了1965年的诺贝尔奖。在他的获奖发言中,伍德沃德描述了抗生素头孢霉素的合成,并声称他已经设计出了这个分子切实可行的合成方法,颁奖后在很快的时间内就可以做出来。

名言

(1)没有通用的反应,所有反应都必须逐个做才能确定结果。

(2)最好的反应模型,是你的反应底物的对映异构体。

(3)合成….是一门艺术。

发明术语

(1)conrotation/disrotation 顺旋/对旋

(2)macrolide 大环内酯

(3)total synthesis 全合成

荣誉

由于伍德沃德的杰出贡献,他获得了许多奖励、荣誉和荣誉学位。1953年他被当选为美国科学院院士。是世界各国的各种院士。身兼各种公司的技术指导,包括Polaroid、辉瑞、默克等等。

伍德沃德接受了二十多个荣誉学位,包括如下大学的荣誉博士学位:

Wesleyan University in 1945;

哈佛大学 in 1957;

剑桥大学 in 1964;

Brandeis University in 1965;

Israel Institute of Technology in Haifa in 1966;

University of Western Ontario in Canada in 1968;

University of Louvain in Belgium, 1970.

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