Роберт Бёрнс Вудворд — уникальный нобелевский лауреат. Роберт бернс вудворд - биография Органические синтезы и Нобелевская премия

Вудворд родился в Бостоне, в семье Артура Честера Вудворда, сына аптекаря из Роксбери (Массачусетс) и Маргарет (урожденной Бёрнс), дочери выходца из Шотландии. В 1918 году, когда Роберту исполнился один год, его отец умер от пандемии гриппа.

В 16 лет Вудворд окончил среднюю школу Куинси. С детских лет Вудворд любил химию и много времени он проводил за работой в домашней химической лаборатории. Уже тогда поразительное знание органической химии выделяло его среди сверстников.

Когда в 1933 году он поступил в Массачусетский технологический институт, ему была предоставлена возможность самостоятельно работать в лаборатории над исследованиями гормонов. В 1936 году получил степень бакалавра естественных наук, а через год, в двадцатилетнем возрасте, докторскую степень.

Во время Второй мировой войны Вудворд – консультант «Полароид корпорейшн» Вудворд и его коллега У. Э. Деринг в 1944 году впервые синтезировали хинин. Метод Вудворда заключался в том, чтобы начинать с простой молекулы и, добавляя или устраняя атомы углерода, формировать основу желаемого продукта. В случае хинина в этом процессе использовалось 17 превращений для создания остова и еще много реакций для воссоздания функциональных групп.

Три года спустя в сотрудничестве с К. Г. Шраммом Вудворд создал аналоги природных белков, последовательно соединяя звенья аминокислот в цепь.

В 1951 году во главе исследовательской группы осуществил синтез холестерина и кортизона. При синтезе кортизона следовало избежать образования смеси 64 стереоизомеров. Вудворд успешно применил свой метод последовательного наращивания углеродной цепи с образованием каждый раз нового асимметрического центра с последующим отбором необходимого стереоизомера.

Он и далее продолжал осуществлять кажущиеся невозможными синтезы, причем синтез стрихнина до сих пор повторить не удалось. Среди полученных им соединений были порфирины – хлорофиллы a и b и витамин В12, стероид ланостерин, алкалоиды симперверин, стрихнин, патулин, лизергиновая кислота, резерпин и колхицин, биорегулятор простагландин F2a, антибиотики тетрациклин и цефалоспорин. Он расшифровал строение пенициллина, патулина, террамицина, ауреомицина и биомицина, севина, магнамицина, глиотоксина, олеандомицина, стрептомицина, тетрадоксина и др.

Вудворд произвел революцию в области применения методов физической химии. Он популяризировал применение спектроскопии для более быстрого и точного определения молекулярной структуры.

Одновременно с Д. Уилкинсоном (Нобелевский лауреат, 1973) Вудворд расшифровал структуру ферроцена и дал ему название.

В сотрудничестве с Р. Хофманом сформулировал основанные на квантовой механике правила сохранения орбитальной симметрии для согласованных химических процессов. Будь он жив, он по праву разделил бы за это открытие Нобелевскую премию с Хофманом, которая была присуждена тому в 1981 году.

В 1965 году его наградили Нобелевской премией «За выдающийся вклад в искусство органического синтеза». На церемонии вручения премии Вудворду профессор Арне Фредга так сказал по поводу превосходства Вудворда в органической химии: «Иногда говорят, что органический синтез представляет собой одновременно точную науку и изящное искусство. Здесь неоспоримый Мастер – природа. Но я осмелюсь утверждать, что лауреат премии нынешнего года доктор Вудворд по праву занимает второе место».

В 1938 году Вудворд женился на Ирже Пуллман. У супругов было две дочери. Его вторая жена, Евдоксия Мюллер (этот брак был заключен в 1946 году), работала консультантом в «Полароид корпорейшн». У них родились сын и дочь.

«Непревзойденный король синтеза», «он продал душу дьяволу за право стать гением органической химии», «человек, который лепит молекулы». Такими и еще десятками подобных фраз сопровождается любой разговор, каждая статья о выдающемся американском ученом.

Блестящий и вдохновенный лектор, Вудворд обычно не пользовался записями или конспектами.

При своей неутомимости Вудворд не смог бы сделать так много, если бы не был предельно организованным человеком. Большую часть исходных проблем он решает в полном одиночестве, продумывая до мелочей план дальнейшей работы. Каждое утро сутуловатый, крепкого сложения профессор в строгом костюме с обязательным голубым галстуком садится в машину и за полчаса пересекает 50 миль, отделяющих его коттедж от Гарвардского университета. К девяти часам, после напряженной автозарядки, которую он предпочитает другим видам спорта, Вудворд приступает к работе.

Заядлый курильщик, он любил отдыхать, играя в футбол.

Умер ученый 8 июля 1979 года от сердечного приступа в возрасте 62 лет в своем доме в Кембридже (штат Массачусетс).

Помимо Нобелевской премии, Вудворд был награжден премией Джорджа Ледли Гарвардского университета, медалью Дэви Лондонского королевского общества, национальной медалью «За научные достижения» Национального научного фонда, медалью Уилларда Гиббса Американского химического общества, медалью Лавуазье Французского химического общества, премией Артура К. Коупа Американского химического общества и многими другими наградами. Он был членом американской Национальной академии наук и Американской академии наук и искусств, а также иностранным членом Лондонского королевского общества и профессиональных обществ многих других стран. Вудворду были присвоены почетные степени Йельского и Гарвардского университетов, университета Южной Калифорнии, Чикагского, Кембриджского, Колумбийского и многих других университетов.

Американский биохимик Роберт Бернс Вудворд родился в Бостоне (штат Массачусетс), в семье Маргарет (Бернс) Вудворд и Артура Честера Вудворда. Его отец умер через год после рождения сына. Будучи ребенком, Вудворд проводил много времени за работой в домашней химической лаборатории. В 16 лет он окончил среднюю школу Куинси. Уже тогда поразительное знание органической химии выделяло Вудворда среди студентов научных колледжей. Когда в 1933 г. он, получив стипендию, поступил в Массачусетский технологический институт, ему позволили самому составлять себе расписание. Ему была также предоставлена возможность работать в лаборатории над самостоятельно спланированными исследованиями гормонов. В 1936 г. Вудворд получил степень бакалавра естественных наук, а в 1937 г. - докторскую степень.

В течение летнего семестра 1937 г. Вудворд занимался в Иллинойском университете, а потом поступил в Гарвардский, став ассистентом Элмера П. Кохлера, руководителя отделения органической химии. Он остался в Гарварде до конца своей научной карьеры, пройдя путь от ассистент-профессора в 1944 г. до полного профессора в 1950 г. (адъюнкт-профессором Вудворд стал в 1946 г.). В 1953 и 1960 гг. он был удостоен почетных профессорских званий. Человек, о котором позднее отзывались как о «величайшем специалисте своего времени в области синтетической и структурной органической химии», Вудворд сделал свой первый вклад в химию, будучи консультантом «Полароид корпорейшн» во время второй мировой войны. Война вызвала нехватку хинина, ценного антималярийного препарата, который также применяется при изготовлении линз. Располагая стандартным оборудованием и легкодоступными материалами, Вудворд и его коллега Уильям Э. Доэринг в 1944 г. впервые синтезировали хинин после всего лишь 14 месяцев работы. Характерно, что метод Вудворда заключался в том, чтобы начинать с простой молекулы и, добавляя или устраняя атомы углерода, формировать основу желаемого продукта. Затем он «привязывал» боковые группы для завершения структуры необходимой молекулы. В случае с хинином в этом процессе использовалось 17 превращений для создания углеродной структуры и еще много реакций для воспроизведения природных свойств хинина.

Три года спустя в сотрудничестве с химиком-органиком К.Г. Шраммом Вудворд создал белковый аналог, соединяя звенья аминокислот в длинную цепь. Получившиеся в результате полипептиды, которые были использованы при производстве пластмасс и искусственных антибиотиков, стали ценным инструментом для изучения метаболизма белков. В 1951 г. Вудворд возглавил первую исследовательскую группу, которая приступила к синтезу стероидов. Примером их чрезвычайно сложной структуры могут служить холестерин и кортизон. Вудворд продолжал осуществлять кажущиеся невозможными синтезы, причем некоторые из них, такие, как синтез стрихнина, до сих пор повторить не удалось. Среди соединений, которые он получил, были хлорофилл, ланостерин, лизергиновая кислота, резерпин, простагландин F2а, колхицин и витамин B12.

Часть этой работы была осуществлена в Вудвордском научно-исследовательском институте в Базеле (Швейцария), который был создан в 1963 г. «Сиба корпорейшн». Институт был назван в честь ученого, он был его директором, совмещая этот пост с работой в Гарвардском университете. Под его руководством ученые и сотрудники института синтезировали много соединений, которые нашли применение в промышленности. Одним из таких наиболее значительных соединений был нефалоспорин C, антибиотик типа пенициллина, применяемый против вызываемых бактериями инфекционных заболеваний. Вудворд умер, не завершив работы над синтезом антибиотика эритромицина.

Хотя Вудворд больше всего известен благодаря своим работам по синтезу, его вклад в органическую химию гораздо шире и фундаментальнее. Когда он начинал свою научную карьеру, принципы органической химии уже прочно установились. Были известны тетраэдрическое строение углерода, природа присоединенных к нему боковых цепей и их химическая активность. В основе анализа неизвестных веществ лежали классические методы, которые брали свое начало в XIX в. После того как соединение разлагали на компоненты и эти компоненты идентифицировались, на основании реакций, в которые вступало это вещество, делалось заключение о его структуре.

Вудворд произвел революцию в области применения методов физической химии. Он использовал электронную теорию строения молекул для анализа механизма реакций и предсказания выхода конечных продуктов, что совершенно необходимо при планировании органического синтеза. Ученый популяризировал применение спектроскопии для более быстрого и точного прояснения молекулярной структуры. Правило, которое устанавливает соотношение между ультрафиолетовым спектром, числом и типом связей между атомами углерода и боковыми группами, носит его имя. В сотрудничестве с Роалдом Хофманом Вудворд сформулировал основанные на квантовой механике правила сохранения орбитальной симметрии для согласованных химических реакций (когда образование химических связей атомов происходит во время химических реакций). Этот метод позволил Вудворду воспользоваться естественными условиями, которые способствуют осуществлению реакции, для получения именно такой молекулы, какая ему была нужна.

В 1965 г. Вудворду была присуждена Нобелевская премия по химии «за выдающийся вклад в искусство органического синтеза». В своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Арне Фредга так пошутил по поводу верховенства Вудворда в области органической химии: «Иногда говорят, что органический синтез представляет собой одновременно точную науку и изящное искусство. Здесь неоспоримый Мастер - природа. Но я осмелюсь утверждать, что лауреат премии нынешнего года доктор Вудворд по праву занимает второе место».

В 1938 г. Вудворд женился на Ирже Пуллман. У супругов было две дочери. Его вторая жена, Евдоксия Мюллер (этот брак был заключен в 1946 г.), работала консультантом в «Полароид корпорейшн». У них родились сын и дочь. Блестящий и вдохновенный лектор, Вудворд обычно не пользовался записями или конспектами. Вместе с Робертом Робинсоном он основал журналы органической химии «Тетраэдр» («Tetrahedron») и «Записки "Тетраэдра"» («Tetrahedron Letters»), был членом их редакционных советов. Вудворд также являлся членом совета управляющих Вейцмановского научно-исследовательского института в Израиле. Заядлый курильщик, он любил отдыхать, играя в футбол. Умер ученый от сердечного приступа в возрасте 62 лет в своем доме в Кембридже (штат Массачусетс).

Помимо Нобелевской премии, Вудворд был награжден премией Джорджа Ледли Гарвардского университета (1955), медалью Дэви Лондонского королевского общества (1959), национальной медалью «За научные достижения» Национального научного фонда (1964), медалью Уилларда Гиббса Американского химического общества (1967), медалью Лавуазье Французского химического общества (1968), премией Артура К. Коупа Американского химического общества (1973) и многими другими наградами. Он был членом американской Национальной академии наук и Американской академии наук и искусств, а также иностранным членом Лондонского королевского общества и профессиональных обществ многих других стран. Вудворду были присвоены почетные степени Йельского и Гарвардского университетов, университета Южной Калифорнии, Чикагского, Кембриджского, Колумбийского и многих других университетов.

Информация о химии

Блэк (Black), Джозеф

Шотландский химик и физик Джозеф Блэк родился в Бордо (Франция); в 12-летнем возрасте переехал в Англию для получения образования. Он учился в Белфасте (Ирландия), а в 1746 г. поступил в университет в Глазго. Здесь он изучал медиц...

Фишер (Fischer), Ганс

Немецкий химик Ганс Фишер родился в г. Хехст-на-Майне в семье Анны Фишер (в девичестве Гердеген) и Эйгена Фишера, химика по специальности и директора фабрики и фирмы «Калле» по производству красителей. После окончания...

C - Углерод

УГЛЕРОД (лат. Carboneum), С, химический. элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 6, атомная масса 12,011. Свойства: при обычных условиях углерод химически инертен; при высоких температурах соединяется с...

"Непревзойденный король синтеза", "он продал душу дьяволу за право стать гением органической химии", "человек, который лепит молекулы".. Такими и еще десятками подобных фраз сопровождается любой разговор, каждая статья о выдающемся американском ученом, лауреате Нобелевской премии по химии за 1965 г. Р. Б. Вудворде.

Роберт Бернс Вудворд родился в Бостоне (штат Массачусетс, США) 10 апреля 1917 г. в семье выходцев из Шотландии Артура Вудворда и Маргарет Бернс. Через полтора года (в октябре 1918 г.) в возрасте 33 лет неожиданно умер отец, и воспитание единственного сына легло на плечи матери.

Роберт заинтересовался химией очень рано. Уже с 12 лет он зачитывался химической литературой, особенно его интересовали реакции синтеза, многие из которых он проводил в домашней лаборатории. Он получал также огромное удовольствие от этой науки в начальной и средней школах Квинцы (пригород Бостона). В 1933 г. Роберт поступил в Массачусетский технологический институт Иллинойского университета. "Поступив в университет 16-летним юнцом, он уже обладал знаниями выпускника". Его интересовала только химия. Это и стало причиной исключения после третьего семестра "за невнимательность к правилам обучения". Однако осенью 1935 г. ему позволили переэкзаменовку, что дало возможность Роберту через год стать бакалавром, а в 1937 г. доктором философии. С этого времени научная и педагогическая деятельность Вудворда связана с Гарвардским университетом (штат Массачусетс) в Кембридже, где в течение 13 лет он прошел путь от ассистента проф. Э. П. Келера (1937-938), затем председателя научного общества молодых ученых (1938-1940), инструктора (1941-1944), ассистента профессора (1944-1946), адъюнкт-профессора (1946-1950) до профессора химии (с 1950 г.).

Вудворд является крупнейшим специалистом нашего времени в области синтетической и структурной органической химии. За 30 лет (1944-1974) он провел около 20 сложных направленных синтезов природных продуктов, которые до него представлялись неосуществимыми. Страстный труженик, великолепный теоретик и уникальный экспериментатор, Вудворд обладает удивительным "химическим чутьем" к особо глобальным вопросам. Все эти качества позволяли и позволяют ему воссоздавать в лаборатории искусственным путем самые сложные молекулярные строения, созданные живой природой.

Впервые 27-летний Вудворд, имеющий уже 22 печатные статьи, проявил свое искусство в 1944 г., когда в J. Am. Chem. Soc. появилось его (в соавторстве с Д. Е. Доерингом) сообщение о полном синтезе важнейшего хинного алкалоида-хинина C 20 H 24 O 2 N 2 , на который было затрачено всего 14 месяцев.

После триумфального дебюта Вудворд продолжает интересоваться химией алкалоидов. Уникальные синтезы следуют один за другим. В 1949 г. он осуществил полный синтез семпервирина - вытяжки из корней семпервириновых растений, в следующем году-полный синтез (в соавторстве с Сингхом) важного антибиотика потулина. Этими работами была создана биогенетическая теория индольных алкалоидов (1948 г.). Одновременно Вудворд обращается к химии стероидов. В течение 1951 г. он сообщил о полных 20-стадийных синтезах жирных жемчужных пластинок холестерина С 27 Н 46 О-стероидного стерина высших животных, впервые выделенного из желчных камней; и кортизона (вещества Е. Кен дал л а) С 21 Н 28 О 5 -одного из кортикостероидов (эффективное лекарство против разнообразных воспалительных процессов), выделенного в 1936 г. из экстракта надпочечников. Прошло всего три года, и в 1954 г. Вудворд сообщил о завершении еще трех крупных синтезов: ланостерина-метилстероидного стерина, присутствующего (наряду с холестерином) в жире шерсти овец, лисергической кислоты и стрихнина C 21 H 22 O 2 N 2 -алкалоида (сильный судорожный яд, в малых количествах-тонизирующее средство), выделенного из тропической челибухи.- Еще через два года был закончен синтез резерпина C 33 H 40 O 9 N 2 -алкалоида редкостного тропического кустарника змеиной раувольфии (средства для лечения психических заболеваний и гипертонии). Известное "расщепление Вудворда" было использовано в этой работе не только для синтеза стрихнина, но и для определения структуры многих индольных алкалоидов.

Наконец, в 1960 г. искусство Вудворда-синтетика достигло апогея - он завершил начатый в 1956 г. полный синтез хлорофиллов а и b (C 55 H 72 O 5 N 4 Mg и C 55 H 70 O 6 N 4 Mg)-пигментов фотосинтезирующих растений, являющихся сенсибилизаторами фотосинтеза. Вудворду и его 17 сотрудникам понадобилось более 20 этапов для восстановления сложнейшей структуры зеленого вещества листьев. Для более полного представления всей уникальности проделанной работы достаточно упомянуть, что известный немецкий химик-органик и лауреат Нобелевской премии 1930 г. Г. Фишер на расшифровку структуры хлорофиллов а и b затратил 10 лет (1930-1940 гг.). Что касается интуиции, которая позволила Вудворду представить, спланировать и точно воспроизвести все стадии синтеза, то она достойна лишь гения. Этим открытием американский химик заложил основы промышленного фотосинтеза.

Прошло еще два года с того времени, когда был синтезирован хлорофилл, и мир узнал о новом достижении Вудворда-получены желтые кристаллы антибиотика тетрациклина. В 1963 г. был закончен сложнейший синтез колхицина C 22 H 25 O 6 N-ядовитого алкалоида безвременника семейства лилиевых (над этим синтезом 4 года работал швейцарский профессор Федерального технического института в Цюрихе А. Эшенмозер и 7 лет Вудворд в Кэмбридже), в 1965 г.-цефалоспорина С из группы пенициллинов.

Наряду с уникальным экспериментальным даром Вудворд обладает даром теоретика. В его работах обнаруживается исследователь, постоянно интересующийся механизмами химических реакций. Разумным и обоснованным использованием стерео-специфических реакций он глубоко повлиял на работу современных органиков. Вудворд внес ощутимый вклад в познание структур многочисленных природных веществ. В числе расшифрованных им структур такие молекулы, как пенициллин (1945), стрихнин (1948), патулин (1949), террамицин и ауреомицин, биомицин (1952), севин (1954), магнамицин (1956), глиотоксин (1958), олеандомицин (1960), стрептомицин (1963), тетрадоксин (1964) и др.

Во всех своих исследованиях Вудворд широко пользуется разнообразными физическими и физико-химическими методами, особенно УФ- и ИК-спектроскопией. Еще в 1941 г. при спектроскопическом изучении структуры кетонов были выведены "правила Вудворда" для определения батохромного эффекта алкильных заместителей в сопряженных диенах, применение которых для определения структур, в частности стероидов, было революционным. В 1952 г. он определил сэндвич-структуру и доказал ароматичность ферроцена (бициклопентадиенилжелеза) и других металлоценов, в которых атом металла находится между двумя циклопентадиенильными остатками и связан не с определенными атомами обоих циклов, а со всеми их атомами посредством нецелочисленных связей. В 1961 г. Вудворд сформулировал "правило октанта" для вращательной дисперсии кетонов, а в 1965 г. (с Гоффманом)- правила сохранения орбитальной симметрии.

Невольно возникает вопрос: "Почему столь плодотворная научная деятельность не была раньше увенчана Нобелевской премией?" Один из членов Нобелевского комитета в 1958 г. так ответил на этот вопрос: "Нобелевскую премию - Вудворду? Не стоит спешить, обязательно придет время!" Время пришло в 1965 г.

После получения Нобелевской премии в Стокгольме Вудворд сказал: "Я почти не сомневаюсь, что можно создать в лабораторных условиях Нечто с характерными признаками жизни. Но я не хотел бы предсказывать, сколько на это потребуется времени". Прошло всего 7 лет на пути к этому "Нечто", и в 1972 г. научный мир облетела еще одна сенсационная весть: Вудворд и Эшенмозер закончили начатый в 1961 г. полный синтез витамина В 12 (цианкобаламина) C e3 H 90 O 11 N 1 4PCo-высшее достижение во всей истории органической химии. Витамин В 12 (мол. в. 1357) является комплексным соединением порфиринового ряда, в котором Со координационно связан с циан-группой и 5 атомами N. Этот синтез достоен еще одной Нобелевской премии, хотя уже сейчас (Вудворду всего 58 лет) лишь перечисление почетных степеней, наград, академий и научных обществ, членом которых он является, займет не одну страницу (основные приведены в "Les Prix Nobel en 1965").

Вудворд создал огромную школу учеников из 300 ученых Кэмбриджа, Базеля и Цюриха, половина которых - члены различных академий. В работе над В 12 , например, принимали участие 8 известных химиков из Цюриха и 17-из Кэмбриджа. "Люди, которые прошли нашу школу, способны выполнить любое задание на самом высоком уровне. Такую подготовку могут дать только фундаментальные исследования",-сказал Вудворд в интервью советским журналистам. Он неоднократно посещал Советский Союз, для чтения советских периодических изданий в оригинале выучил русский язык. Среди его друзей- профессор МГУ А. Н. Кост. Сколь огромен диапазон исследований Вудворда, столь же велика его способность трудиться по 12-15 часов в сутки. Он успевает следить за химической периодикой, каждый месяц летать в Женеву и консультировать швейцарских химиков, работать со стажерами, участвовать почти во всех крупных научных совещаниях органиков. По пятницам Вудворд собирает коллоквиумы, на которые часто приезжают химики из других городов. Вудворд - эстет в химии. По словам А. Н. Коста, "часто на лекциях или докладах, взяв в обе руки по кусочку мела, он с легкостью иллюзиониста начинал с обоих концов доски рисовать химическую структуру, и его пространственное видение молекулы было столь тонко, что не было случая, когда линии на доске не сошлись"

При своей неутомимости Вудворд не смог бы сделать так много, если бы не был предельно организованным человеком. Большую часть исходных проблем он решает в полном одиночестве, продумывая до мелочей план дальнейшей работы. Каждое утро сутуловатый, крепкого сложения профессор в строгом костюме с обязательным голубым галстуком садится в машину и за полчаса "покрывает" 50 миль, отделяющих его коттедж от Гарвардского университета. К девяти часам, после напряженной автозарядки, которую он предпочитает другим видам спорта, Вудворд приступает к работе.

Роберт Вудворд женат дважды: с 1938 г. на Ирже Пуллмен и с 1946 г. на Евдокии Мюллер. У него три дочери - Сиире Анне (род. 1939), Джен Кирстен (род. 1944), Кристал Элизабет (род. 1947) и сын-Эриг Ричард Артур (род. 1953).

ЛИТЕРАТУРА

1. Les Prix Nobel en 1965. Stockholm, 1966.
2. А. Симонян. Комсом. правда, № 297 (12456) от 18 декабря 1965 г.
3. О. Meth-Cohn Tidskr. kjemi, bergvesen og metallurgi, 25,281 (1965).
4. H. Wijnberg. Chem. courant, 64, 857 (1965).
5. H. Frdtman. Svensk kern, tidskr., 77, 555 (1965); Nord, med., 74, 1277 (1965).
6. S. Wideqvist. Elementa, 49, 17 (1966).
7. J. Sass. Lab-Prax., 18, 49, 66, 88 (1966).
8. A. H. Кост. Природа, № 1, 114 (1966).
9. P. Б. Вудворд. Успехи химии, 43, 727 (1974).

Его отец умер через год после рождения сына. Будучи ребенком, В. проводил много времени за работой в домашней химической лаборатории. В 16 лет он окончил среднюю школу Куинси. Уже тогда поразительное знание органической химии выделяло В. среди студентов научных колледжей. Когда в 1933 г. он, получив стипендию, поступил в Массачусетский технологический институт, ему позволили самому составлять себе расписание. Ему была также предоставлена возможность работать в лаборатории над самостоятельно спланированными исследованиями гормонов. В 1936 г. В. получил степень бакалавра естественных наук, а в 1937 г. – докторскую степень.

В течение летнего семестра 1937 г. В. занимался в Иллинойском университете, а потом поступил в Гарвардский, став ассистентом Элмера П. Кохлера, руководителя отделения органической химии. Он остался в Гарварде до конца своей научной карьеры, пройдя путь от ассистент-профессора в 1944 г. до полного профессора в 1950 г. (адъюнкт-профессором В. стал в 1946 г.). В 1953 и 1960 гг. он был удостоен почетных профессорских званий.

Человек, о котором позднее отзывались как о «величайшем специалисте своего времени в области синтетической и структурной органической химии», В. сделал свой первый вклад в химию, будучи консультантом «Полароид корпорейшн» во время второй мировой войны. Война вызвала нехватку хинина, ценного антималярийного препарата, который также применяется при изготовлении линз. Располагая стандартным оборудованием и легкодоступными материалами, В. и его коллега Уильям Э. Доэринг в 1944 г. впервые синтезировали хинин после всего лишь 14 месяцев работы. Характерно, что метод В. заключался в том, чтобы начинать с простой молекулы и, добавляя или устраняя атомы углерода, формировать основу желаемого продукта. Затем он «привязывал» боковые группы для завершения структуры необходимой молекулы. В случае с хинином в этом процессе использовалось 17 превращений для создания углеродной структуры и еще много реакций для воспроизведения природных свойств хинина.

Три года спустя в сотрудничестве с химиком-органиком К.Г. Шраммом В. создал белковый аналог, соединяя звенья аминокислот в длинную цепь. Получившиеся в результате полипептиды, которые были использованы при производстве пластмасс и искусственных антибиотиков, стали ценным инструментом для изучения метаболизма белков. В 1951 г. В. возглавил первую исследовательскую группу, которая приступила к синтезу стероидов. Примером их чрезвычайно сложной структуры могут служить холестерин и кортизон. В. продолжал осуществлять кажущиеся невозможными синтезы, причем некоторые из них, такие, как синтез стрихнина, до сих пор повторить не удалось. Среди соединений, которые он получил, были хлорофилл, ланостерин, лизергиновая кислота, резерпин, простагландин F2а, колхицин и витамин B12.

Часть этой работы была осуществлена в Вудвордском научно-исследовательском институте в Базеле (Швейцария), который был создан в 1963 г. «Сиба корпорейшн» (теперь «Сиба-Гейзи корпорейшн»). Институт был назван в честь ученого, он был его директором, совмещая этот пост с работой в Гарвардском университете. Под его руководством ученые и сотрудники института синтезировали много соединений, которые нашли применение в промышленности. Одним из таких наиболее значительных соединений был нефалоспорин C, антибиотик типа пенициллина, применяемый против вызываемых бактериями инфекционных заболеваний. В. умер, не завершив работы над синтезом антибиотика эритромицина.

Хотя В. больше всего известен благодаря своим работам по синтезу, его вклад в органическую химию гораздо шире и фундаментальнее. Когда он начинал свою научную карьеру, принципы органической химии уже прочно установились. Были известны тетраэдрическое строение углерода, природа присоединенных к нему боковых цепей и их химическая активность. В основе анализа неизвестных веществ лежали классические методы, которые брали свое начало в XIX в. После того как соединение разлагали на компоненты и эти компоненты идентифицировались, на основании реакций, в которые вступало это вещество, делалось заключение о его структуре.

В. произвел революцию в области применения методов физической химии. Он использовал электронную теорию строения молекул для анализа механизма реакций и предсказания выхода конечных продуктов, что совершенно необходимо при планировании органического синтеза. Ученый популяризировал применение спектроскопии для более быстрого и точного прояснения молекулярной структуры. Правило, которое устанавливает соотношение между ультрафиолетовым спектром, числом и типом связей между атомами углерода и боковыми группами, носит его имя. В сотрудничестве с Роалдом Хофманом В. сформулировал основанные на квантовой механике правила сохранения орбитальной симметрии для согласованных химических реакций (когда образование химических связей атомов происходит во время химических реакций). Этот метод позволил В. воспользоваться естественными условиями, которые способствуют осуществлению реакции, для получения именно такой молекулы, какая ему была нужна.

В 1965 г. В. была присуждена Нобелевская премия по химии «за выдающийся вклад в искусство органического синтеза». В своей вступительной речи от имени Шведской королевской академии наук Арне Фредга так пошутил по поводу верховенства В. в области органической химии: «Иногда говорят, что органический синтез представляет собой одновременно точную науку и изящное искусство. Здесь неоспоримый Мастер – природа. Но я осмелюсь утверждать, что лауреат премии нынешнего года доктор В. по праву занимает второе место».

Лучшие дня

В 1938 г. В. женился на Ирже Пуллман. У супругов было две дочери. Его вторая жена, Евдоксия Мюллер (этот брак был заключен в 1946 г.), работала консультантом в «Полароид корпорейшн». У них родились сын и дочь. Блестящий и вдохновенный лектор, В. обычно не пользовался записями или конспектами. Вместе с Робертом Робинсоном он основал журналы органической химии «Тетраэдр» («Tetrahedron») и «Записки "Тетраэдра"» («Tetrahedron Letters»), был членом их редакционных советов. В. также являлся членом совета управляющих Вейцмановского научно-исследовательского института в Израиле. Заядлый курильщик, он любил отдыхать, играя в футбол. Умер ученый от сердечного приступа в возрасте 62 лет в своем доме в Кембридже (штат Массачусетс).

Помимо Нобелевской премии, В. был награжден премией Джорджа Ледли Гарвардского университета (1955), медалью Дэви Лондонского королевского общества (1959), национальной медалью «За научные достижения» Национального научного фонда (1964), медалью Уилларда Гибба Американского химического общества (1967), медалью Лавуазье Французского химического общества (1968), премией Артура К. Коупа Американского химического общества (1973) и многими другими наградами. Он был членом американской Национальной академии наук и Американской академии наук и искусств, а также иностранным членом Лондонского королевского общества и профессиональных обществ многих других стран. В. были присвоены почетные степени Йельского и Гарвардского университетов, университета Южной Калифорнии, Чикагского, Кембриджского, Колумбийского и многих других университетов.

Когда один из авторов этого блога готовил к публикации на «Биомолекуле» статью о Роберте Вудворде, первую в цикле текстов, посвященных нобелевским лауреатам по химии и по физиологии и медицине, в моей голове постоянно вертелись слова «...этим стулом мастер Гамбс...» Как тут не вспомнить бессмертных Ильфа и Петрова! Тем не менее, есть момент, о котором стоит рассказать отдельно.

Главное правило научного журналиста: хочешь в чём-то разобраться, напиши об этом. Именно поэтому мы взялись за написание огромного корпуса текстов про нобелевских лауреатов в области естественных наук. Ну и, конечно, те, кто имеют отношение к биомедицине, появляются и будут появляться тут.

Роберт Бёрнс Вудворд.
Родился 10 апреля 1917 года, Бостон, США.
Умер 8 июля 1979 года, Кембридж, США.

Помните, в фильме «День выборов» Леша предлагает наградить генерала Бурдуна орденом за то, «что он молодец»? В случае с Нобелевскими премиями дело обстоит не так. Почти всегда премию дают за какое-то открытие или изобретение. Однако минимум один раз Нобелевский комитет дал премию именно за то, что лауреат - молодец. Ну а как еще расшифровать формулировку «за выдающийся вклад в искусство органического синтеза»? Потому что Роберт Бёрнс Вудворд должен был по праву получить минимум три Нобелевские премии по химии. Но обо всем по порядку.

Несмотря на то что Роберт Бёрнс Вудворд более чем на 20 лет младше героя первой статьи «нобелевского цикла» на Политехе, Петра Леонидовича Капицы, у которого болезнь унесла жену, отца и двух детей, пандемия испанки коснулась и семьи Вудворда. Когда Роберту был год, грипп унес жизнь его отца, Артура Честера Вудворда. Кстати, свое второе имя Вудворд-младший получил по девичьей фамилии матери, Маргарет Бёрнс, в замужестве - Вудворд. Вудворд был настоящим, «классическим» гением. Органическую химию выучил уже в детстве и еще в возрасте 11 лет получил через консула Германии копии новых статей по органике (языком химии тогда во многом был немецкий). Потом Вудворд часто вспоминал, что среди этих статей была и статья двух будущих нобелевских лауреатов по химии (1950 года) Отто Дильса и Курта Альдера об открытии их знаменитой реакции. Красивейшая реакция циклизации, ставшая одним из мощнейших инструментов в руках химиков-синтетиков, потрясла Вудворда - и наука захватила его еще больше.

Отто Дильс и Курт Альдер. Лауреаты Нобелевской премии по химии 1950 года.

Реакция Дильса-Альдера. Та самая, которая вдохновила Роберта Вудворда на занятия химией.

Вудворд поступил в МТИ (1933), но занимался там только химией, забывая про остальные предметы, и в итоге был отчислен. Правда, в институте быстро поняли, кого отчислили, дали Вудворду свободный график, возможность работать в лаборатории над исследованиями гормонов, которые он сам и спланировал, и уже в 1937 году Роберт получает докторскую степень (его однокурсники стали в этот год лишь бакалаврами).

Впервые слава пришла к Вудворду во время войны, когда он помог наладить синтез противомалярийного препарата хинина. Первые работы его по этой теме относятся к 1940 году, но несколькими годами позже, к 1944 году, вместе с Уильямом Доэрингом он разработал полноценный промышленный синтез хинина всего за 14 месяцев работы, при этом имея под рукой стандартную органическую лабораторию и распространенные реактивы .

Здесь впервые проявился синтетический метод Вудворда - от простого к сложному. Сначала формируется углеродный скелет, который затем «обвешивается» функциональными группами. Только чтобы «собрать» скелет хинина, потребовалось 17 стадий синтеза, а ведь впереди были гораздо более сложные соединения. Однако Вудворд мог все. Он синтезировал десятки природных соединений, в том числе и тех, которые считались невозможными. И еще установил (в том числе, синтезируя искусственные аналоги) структуры множества соединений. Кортизон, резерпин, лизергиновая кислота (да, полный синтез ЛСД - тоже его творение ), колхицин - лекарство от подагры, порфирин, цефалоспорин и так далее. Многие из этих синтезов сами по себе достойны «нобеля». Тот же стрихнин, синтезированный Вудвордом совместно с другим нобелиатом, Робертом Робинсоном (получившим премию в 1947 году за исследования алкалоидов), в 1954 году, другие исследователи смогли синтезировать только 40 лет спустя .

Некоторые из тех соединений, которые Вудворду удалось синтезировать или установить их стуктуру.

Роберт Робинсон. Лауреат Нобелевской премии по химии 1947 года.

Многое о таланте Вудворда в области установления структуры говорит цитата нобелевского лауреата по химии 1969 года Дерека Бартона (кстати, редактора огромного руководства по органической химии, по которому учился ваш покорный слуга): «Самое блестящее решение структурной головоломки, сделанное когда-либо, было, конечно, решение проблемы террамицина (рис. 5) в 1953 году. Это была проблема большой индустриальной важности, и много способных химиков выполнили огромный объем работы по определению его структуры. В результате собрался впечатляющий объем противоречивых фактов. Вудворд взял большой кусок картона, выписал на него все данные и, подумав в одиночестве, вывел правильную структуру террамицина. Никто больше не смог бы этого сделать в то время».

Дерек Бартон

При этом «походя» Вудворд делал работы, за которые другие получали Нобелевские премии. К примеру, одновременно с британцем Джефри Уилкинсоном предложил вариант строения молекулы ферроцена , удивительного соединения углеводородов с железом, структуру которого долго никто не мог понять. Оказалось, что ферроцен представляет собой своеобразный «бутерброд» из двух пятичленных углеводородных ароматических колец (подобных бензолу, но отрицательно заряженных) и иона железа посередине, а химическая связь между кольцами и железом осуществляется не с отдельными атомами углерода, а сразу со всеми кольцами с использованием «групповых» электронов. Это соединение дало начало целой группе веществ «сэндвичевой» структуры - металлоценам. Уилкинсону «нобелевку» в 1973 году дали (вместе с Эрнстом Отто Фишером), Вудворду - нет (говорят, он даже написал в Нобелевский комитет гневное письмо по этому поводу).

Джеффри Уилкинсон. Лауреат Нобелевской премии по химии 1973 года

Еще один пример. Вудворд взялся за сверхсложный синтез витамина B12 или цианокобаламина . В работе участвовало более 100 студентов и постдоков Вудворда, среди которых, к примеру, был будущий лауреат Нобелевской премии по химии и основатель супрамолекулярной химии Жан-Мари Лен. Синтез был проведен почти в сотню стадий и опубликован в 1973 году (в литературе подобных синтезов не появлялось до 2006 года).

Жан-Мари Лен. Лауреат Нобелевской премии по химии 1987 года

Параллельно этому длинному синтезу вместе с Роалдом Хоффманом Вудворд формулирует правила симметрии молекулярных орбиталей , которые могут объяснить стереохимию реакций. В общем виде они гласят, что орбитальная симметрия сохраняется в синхронных реакциях. То есть реакция протекает легко, если существует соответствие между характеристиками орбитальной симметрии молекулярных орбиталей, если такого соответствия нет, то реакция протекает трудно. Это правило применяют к реакциям электроциклизации, циклоприсоединения и сигматропным перегруппировкам.

Для примера, при циклизации линейной системы из шести правило будет таково (нужно перекрывание полуорбиталей, лежащих по одну сторону от плоскости симметрии), что будет идти та реакция, которая приведёт к образованию цис-продукта. Теперь правило Вудворда-Хоффмана - это основа органического синтеза, а до второй своей «нобелевки» 1981 года Вудворд, увы, не дожил.

Роальд Хоффман. Лауреат Нобелевской премии по химии 1981 года

Нобелевская премия была ожидаема. Вопрос, за что. Формулировка комитета сделала Вудворда уникальным лауреатом (разумеется, рядом с ним не поставили никого, и премию Вудворд получил единолично), и он ответил весьма интересно. Как мы помним, между присуждением премии и ее вручением проходит два месяца. И, как мы помним, нобелевский лауреат читает лекцию, посвященную тематике премии. Выбор тем у лауреата 1965 года, как мы понимаем, был огромный. И Вудворд не удержался, как сейчас принято говорить, от троллинга. За оставшиеся два месяца он ускорился, закончил синтез антибиотика цефалоспорина. И, разумеется, упомянул в нобелевской лекции, что специально спешил, чтобы успеть к вручению Нобелевской премии.

В своем выступлении на банкете по поводу вручения Нобелевской премии Вудворд сказал, что его работы были проведены в сотрудничестве с более чем 250 сотрудниками. «С ними я делил проблемы, сюрпризы и удовольствия, и их руки, умы и сердца привели меня сюда сегодня вечером. [...] Как известно, Альфред Нобель учредил свою премию для вручения за личные достижения. Если бы я искал личных достижений, то, наверное, считал бы ими то, что я привел всех этих людей во власть и красоту науки органической химии».

О Вудворде и его заслугах можно писать бесконечно. О том, что он был блестящим лектором. О том, что если с кем его и сравнивали на лекциях, так только с евангелистами. О том, что он мог начать писать формулу огромного соединения (или реакцию) с разных сторон доски, и формула точно сходилась в середине. О том, что он был основателем и редактором таких знаковых журналов по органике как Tetrahedron и Tetrahedron Letters. О том, что он не успокоился, получив премию, и работал до последних дней, умерев, к сожалению, в 62 года от сердечного приступа (заядлый курильщик!), так и не закончив синтез эритромицина. О том, что тот же Дерек Бартон говорил, что Вудворд научил всех органиков думать...

Структура эритромицина

Вручавший нобелевскую премию упсальский химик Арне Фредга сказал: «Иногда говорят, что органический синтез представляет собой одновременно точную науку и изящное искусство. Здесь неоспоримый мастер - Природа. Но я осмелюсь утверждать, что лауреат премии нынешнего года доктор Вудворд по праву занимает второе место». С момента присуждения Вудворду Нобелевской премии прошло ровно полвека, однако нужно сказать, что равных претендентов на второе место не появилось.

Фрагмент лекции Вудворда в Гарварде

Следить за обновлениями нашего блога можно и через его