ВУДВОРД Роберт Бернс

американский химик-органик, член Национальной АН и Американской академии искусств и наук. С раннего возраста увлекался химией, он с увлечением самостоятельно постигал этот предмет еще в период обучения в школе первой и второй ступени в Куинси, штат Массачусетс. К старшим классам он уже мог справиться почти со всеми опытами, описанными в широко известном руководстве Людвига Гаттермана для практических занятий по органической химии. В 1928 г. связался с генеральным консулом Германии в Бостоне, и через него ему удалось получить копии нескольких новых статей, опубликованных в немецких журналах. Позже, в своей Коуповской лекции, он вспоминал, как был очарован, когда среди этих статей случайно наткнулся на первое сообщение Л. Дильса и К. Альдера об открытой ими реакции. На всем протяжении своей карьеры часто использовал и изучал эту реакцию, как в теоретическом плане, так и экспериментально. В 1933 г. он поступил в Массачусетский Технологический Институт (МТИ), но так запустил некоторые стороны своего обучения, что был отчислен в следующем году. В 1935 г. МТИ восстановил его и к 1936 г. он получил степень бакалавра. Уже через год институт присудил ему докторскую степень, в то время как его однокурсники только оканчивали бакалавриат. Его докторская работа представляла собой исследования, связанные с синтезом женского полового гормона эстрона. После недолгого преподавания в университете Иллинойса он получил годичную стипендию в Гарвардском университете (на 1937-1938) и проработал в Гарварде на различных должностях всю оставшуюся жизнь. В 1960 г. был удостоен звания Доннеровского профессора, этот титул освободил его от преподавания обязательных курсов, и он смог посвятить все свое время научным исследованиям. Его первым крупным достижением в начале 1940-х гг. была серия статей, описывающая применение ультрафиолетовой спектроскопии в объяснении структуры природных продуктов. Он собрал большое количество эмпирических данных и разработал ряд правил, позднее названных «правилами Вудворда», которые могли применяться для выяснения структур как природных веществ, так и синтезированных молекул, не встречающихся в природе. Рациональное использование новейших инструментальных методов было «визитной карточкой» работ Вудворда в течение всей его карьеры; при этом он постоянно переходил от монотонных и длительных методов определения структуры к более современным. В 1944 г., вместе со своим подопечным, постдокторантом Уильямом Э. фон Дерингом сообщил о синтезе алкалоида хинина, используемого в лечении малярии. Находкой Вудворда, важной для данного синтеза, было использование факта почти 40-летней давности, когда немецкий химик Пауль Рабе получил хинин из его предшественника (прекурсора) – хинотоксина (1905). Следовательно, синтез хинотоксина (который Вудворд фактически и синтезировал), должен открыть дорогу к синтезу хинина. Этот синтез был первым из серии чрезвычайно сложных и элегантных синтезов, которые он проделал. В 1930-х гг. британские химики Кристофер Ингольд и Роберт Робинсон занялись исследованием механизмов органических реакций и предложили эмпирические правила, с помощью которых можно было прогнозировать реакционную способность органических молекул. Вудворд, видимо, был первым химиком-синтетиком, кто использовал эти идеи для прогнозирования структуры в синтезе. В течение 1940-х гг. он синтезировал много сложных природных продуктов, таких как хинин (1944), кортизон (1951), резерпин (1956), хлорофилл (1960), тетрациклин (1962), холестерин, лизергиновая кислота, цефалоспорин и колхицин а также установил строение ряда важных природных соединений: стрихнина, террамицина (окситетрациклин) (1953) и ауреомицина, магнамицина. Вместе с тем, он открыл новую эру в синтезе (иногда ее называют «эпохой Вудворда»), в которой он показал, что природные продукты можно синтезировать, только тщательно соблюдая принципы физической органической химии и детально планируя все шаги. Большинство синтезов Вудворда были очень эффектно описано его коллегами, и до того, как он их сделал, некоторые думали, что невозможно создать эти вещества в лабораторных условиях. Его синтезы несли в себе элемент искусства, и с тех пор химики-синтетики обращали внимание не только на удобство и практичность синтеза, но и на его красоту. Работы Вудворда часто включали активное использование новых методов – ИК-спектроскопии, а позднее и ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Другая важная особенность его синтезов была в том, что он обратил внимание на стереохимию, или особую конфигурацию молекул в трехмерном пространстве. В большинстве случаев природные вещества, использующиеся в медицине, обладают необходимой биологической активностью только в виде чистых энантиомеров. Это привело к востребованности «стереоспецифического синтеза», в результате которого получался продукт с определенной конфигурацией. Многие его синтезы были направлены на изменение конфигурации молекул посредством внедрения в них жесткого структурного элемента; эта методика сегодня стала обычной. Особенно показательными в этом отношении были синтезы резерпина и стрихнина. Во время Второй мировой войны был консультантом Военного совета по производству в связи с пенициллиновым проектом. Хотя многие предполагали бета-лактамную структуру пенициллина, фактически первыми это предложили химики Оксфорда и компании Мерк, а затем в исследования включились и другие группы ученых (в частности, из компании Шелл). Вудворд первым высказал мысль о неправильности трициклической структуры (тиазолидин соединялся амино-мостом оксазинона), выдвинутой группой исследователей пенициллина из Пеории. Впоследствии он согласился с бета-лактамной структурой (вместо тиазолидин-оксазолоновой), предложенной Робертом Робинсоном, в дальнейшем – ведущим химиком-органиком своего времени. В конечном итоге Дороти Ходжкин в 1945 г. с помощью рентгеновской кристаллографии подтвердила для пенициллина именно бета-лактамную структуру. Для определения структуры сложных молекул Вудворд применял инфракрасную спектроскопию и химическую деградацию. Здесь заметными примерами стали сантониновая кислота, стрихнин, магнамицин и террамицин. В начале 1950-х гг. он и британский химик Джефри Уилкинсон предложили новую структуру ферроцена – соединения, состоящего из комбинации органических молекул с железом. Это стало началом металлоорганической химии, которая выросла в индустриально значимую область. За эту работу Уилкинсон (вместе с Эрнстом Отто Фишером) получил в 1973 г. Нобелевскую премию. Вудворд получил Нобелевскую премию в 1965 г. за синтез сложных органических молекул. В начале 1960-х гг. приступил к сложнейшему по тем временам синтезу природного продукта – синтезу витамина B12. Плодотворно сотрудничая с коллегой из Цюриха Альбертом Эшенмозером, он с командой из почти 100 студентов и постдоков несколько лет трудились над синтезом этой молекулы. Работа была окончена и опубликована в 1973 г., она явилась поворотным пунктом в истории органической химии. Синтез включал почти 100 стадий, каждая из которых тщательно планировалась и анализировалась, что было характерно для всех его работ. Он более других убедил химиков-органиков в том, что синтез любого сложного вещества возможен при достаточном времени и разумном планировании. Однако до 2006 г. практически никаких публикаций по вопросу полного синтеза витамина B12 не было. В том же самом году, основываясь на наблюдениях, сделанных Вудвордом в процессе синтеза B12, он и Роалд Хофман разработали правила (известные ныне как правила Вудворда – Хофмана), объясняющие стереохимию продуктов органических реакций. Вудворд сформулировал свои идеи (базирующиеся на симметричных свойствах молекулярных орбиталей), основываясь на своем опыте химика-синтетика, а затем попросил Хофмана выполнить теоретические вычисления для подтверждения этих идей. Эти вычисления были сделаны с помощью метода Хюккеля. Корректность этих правил была подтверждена многими экспериментами. Хоффман получил Нобелевскую премию в 1981 г. за свою работу (вместе с Кэнъити Фукуи, японским химиком, который выполнил ту же работу, используя другой подход); Вудворд несомненно получил бы вторую Нобелевскую премию, если бы был жив.