01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Химия и науки о материалах
20 июня
Нобелевские лауреаты: Роберт Бернс Вудворд. Второй после природы

Автор «выдающегося вклада в искусство органического синтеза»

Роберт Вудворд рассказывает о хлорофилле, 1965 год
Peter Geymayer/Wikimedia Commons

Почему будущего нобелевского лауреата отчислили из университета и за что опять приняли, почему он писал гневное письмо в Нобелевский комитет и за что ему должны были дать еще три премии, читайте в рубрике «Как получить Нобелевку».

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. Впрочем, 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»? А все потому, что Роберт Бернс Вудворд должен был по праву получить минимум три Нобелевские премии по химии. Но обо всем по порядку.

Роберт Бернс Вудворд

Родился 10 апреля 1917 года, Бостон, США

Умер 8 июля 1979 года, Кембридж, США

Нобелевская премия по химии 1965 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За выдающийся вклад в искусство органического синтеза».

Вудворд был настоящим, «классическим» гением. Органическую химию он выучил уже в детстве и 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, Отто Дильса и Курта Альдера, об открытии их знаменитой реакции диенового синтеза. Красивейшая реакция циклизации, ставшая одним из мощнейших инструментов в руках химиков-синтетиков, потрясла Вудворда, и наука захватила его еще больше.

F320d641f975b0e713f045a03636376dfc009514
Диеновый синтез (реакция Дильса — Альдера)
Wikimedia Commons

Вудворд поступил в Массачусетский технологический институт в 1933 году, но занимался там только химией, забывая про остальные предметы, и в итоге был отчислен. Правда, в институте быстро поняли, кого отчислили, и дали Вудворду свободный график, а также возможность работать в лаборатории над исследованиями гормонов, которые он сам и спланировал. Уже в 1937 году Роберт получил 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 для того, 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, даже те, 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... Многие из этих синтезов сами по себе достойны «Нобеля». Тот же стрихнин, синтезированный Вудвордом совместно с другим нобелиатом, Робертом Робинсоном, другие исследователи смогли синтезировать только 40 лет спустя.

64b9d73c433265c5455207aa14c0145ec6a5cc19
Сэр Роберт Робинсон, нобелевский лауреат по химии 1947 года
Andrew J. Humphrey and David O’Hagan

Многое о таланте Вудворда в области установления структуры говорит цитата нобелевского лауреата по химии 1969 года Дерека Бартона: «Самым блестящим решением структурной головоломки, сделанным когда-либо, было, конечно, решение проблемы террамицина 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».

При этом Вудворд походя 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 «сэндвич» 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.

C5de818596a988a6ea62055e609832ccc35350ea
«Сэндвичевая» структура ферроцена
Wikimedia Commons

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.

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.

4786116e09c9b9c040fd52131b25cd9787e34f9d
Жан-Мари Лен в 2007 году
Алексей Паевский/Indicator.Ru

Синтез был проведен почти в сотню стадий и опубликован в 1973 году (в литературе подобных синтезов до 2006 года не появлялось). Параллельно этому длинному синтезу вместе с Роалдом Хоффманом Вудворд сформулировал 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 орбиталей правило будет таково (нужно перекрывание полуорбиталей, лежащих по одну сторону от плоскости симметрии), что будет идти та реакция, которая приведет к образованию цис-продукта. Теперь правило Вудворда — Хоффмана — это основы, азы органического синтеза, но до второй своей «Нобелевки» 1981 года Вудворд, увы, не дожил.

Нобелевская премия была ожидаема. Вопрос был только в том, за что награждать. Формулировка комитета сделала Вудворда уникальным лауреатом (разумеется, рядом с ним не поставили никого, и премию Вудворд получил единолично), и он ответил весьма интересно. Между присуждением премии и ее вручением проходит два месяца и в декабре нобелевский лауреат читает лекцию, посвященную тематике премии. Выбор тем у лауреата 1965 года, как мы понимаем, был огромный. И Вудворд не удержался от того, чтобы потроллить всех присутствующих. За оставшиеся два месяца он ускорился, закончил синтез антибиотика цефалоспорина. И, разумеется, упомянул в Нобелевской лекции, что специально ускорился, чтобы успеть к церемонии.

В своем выступлении на банкете по поводу вручения нарады Вудворд сказал, что его работы были проведены в сотрудничестве с более чем 250 людьми. «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...

Вручавший Нобелевскую премию уппсальский 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». Его мнение можно подтвердить и сегодня: с момента присуждения Вудворду Нобелевской премии прошло более полувека, однако равных претендентов на второе место не появилось.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое