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罗伯特·伯恩斯·伍德沃德

罗伯特·伯恩斯·伍德沃德个人资料: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,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。与其学生罗尔德·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。……
资料更新时间:2023-10-27 12:21:29

化学家 白羊座名人 诺贝尔奖

一、个人资料简介

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,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。与其学生罗尔德·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。

二、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 简介

伍德沃德(RobertBurnsWoodward1917一1979)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,他以极其情巧的技术,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,且有根强的吸引力,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。

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“边界电子论”,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6月8日,伍德沃德国积劳成疾,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。

三、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 早年的生活和学习

伍德沃德生于麻省波士顿。其父为阿瑟·伍德沃德,系英格兰移民。其母为玛格丽特·伍德沃德,为苏格兰移民,生于格拉斯哥。

伍德沃德从小即醉心于化学。上昆西的小学、中学时就已经开始自学化学。在他上中学前就已经把一本普遍使用的保罗·嘎特曼编写的有机化学实验教材里的实验大部分都想办法做了一遍。1928年(11岁)时伍德沃德找到了驻波士顿的德国领事馆总领事,通过他搞到了一些发表在德国期刊上的论文。后来在其科普讲座中伍德沃德回忆起他无意中在这堆论文中发现了狄尔斯和阿尔德关于双烯合成反应的原始通讯并被迷住了的经历。在随后的生涯中,伍德沃德大量地应用此反应于有机合成,并在理论和应用上对此反应做了非常深入的研究。1933年他被麻省理工录取,然后次年即因忽视其他课程的学习导致成绩不好而被校方开除。麻省理工于1935年再次录取了伍德沃德,并于1936年授予其理学学士学位。再一年后他拿到了博士学位,其时,他的同学学士都还没毕业。伍德沃德的博士论文是关于雌性荷尔蒙孕酮的合成。在伊立诺依大学香槟分校做了短暂的博士后工作后他获得了哈佛大学JuniorFellowship的职位(1937-1938)。以后便一直在哈佛呆了下去。1960年代,伍德沃德被任命为唐纳理学教授,于是他便不需要给学生上课,从而能把所有的时间都耗在研究上。

四、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 早期工作

伍德沃德1940年代早期的工作集中在利用紫外光谱来阐明天然产物分子的结构上。伍德沃德收集了大量的实验数据然后总结出了后来称为伍德沃德规律的公式.此项成果可以用来帮助鉴定天然和人工合成分子的结构。利用仪器分析来作结构鉴定是伍德沃德研究生涯的一个特色。这种方法深刻地改变了沿用已久的冗长繁琐的传统分析方法。1944年,伍德沃德与其学生WilliamvonDoering完成了用于治疗疟疾的奎宁生物碱的人工合成。当时的宣传称此项突破可以解决因东南亚国家被日军占领而造成奎宁药材短缺的问题,但是当时的合成工艺无法做到工业化放大生产。然而这却是化学合成的一个里程碑。伍德沃德以独特的洞察力从德国人保罗·拉贝1905年将奎宁前体奎宁毒素转化成奎宁的事实中获得启示。意识到合成奎宁毒素即意味着可以合成奎宁本身,而伍德沃德当时是能够做到奎宁毒素的合成的。伍德沃德完成这个工作的时候,有机化学学科总体上还是一门实验学科,那是没人能认为如此复杂的分子居然可以被人工合成出来。伍德沃德给大家展示了这样一个事实:有机合成可以成为一门理论学科,利用反应和结构的知识可以帮助搞有机合成。该合成是伍德沃德一生完成的无数极端复杂而精妙的合成里的第一个合成。

五、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 后期工作与影响

1930年代后期,英国化学家克里斯托夫·英果尔德和罗伯特·罗宾逊开始了有机反应的机理研究,提出了很多经验规则用以预测有机分子的反应活性。伍德沃德大概是第一个在有机合成中利用这些规则的化学家。伍德沃德的做法激励了大批合成了许多重要药物和结构复杂的天然产物的新一辈化学家们。有机合成与诺贝尔奖1940年后期,伍德沃德合成了许多复杂的天然产物分子,包括奎宁,胆固醇,可的松,马钱子碱,麦角酸,利血平,叶绿素,头孢氨素,和colchinine。通过这些分子的合成,伍德沃德开创了有机合成的一个新纪元,常称为“伍德沃德时代”。他告诉人们只要仔细的运用物理有机化学的原理,以及精细的策划,天然产物可以通过人工的方法合成出来。许多伍德沃德的合成工作被同行誉为杰作。在伍德沃德做出这些分子之前人们普遍认为人工合成这些分子是不可能的。伍德沃德的工作也被别人描述为一种艺术。从那以后,搞合成的化学家们总是希望在合成中力求实用与美的结合。他在研究中大量应用当时新兴的红外、紫外和核磁共振技术,并注重合成中的立体化学问题(即分子在三维空间的构型)。许多药物分子往往是某种特定结构的异构体才能充当药物,这就需要解决合成中的立体专一性问题,从而能合成具有特定立体化学的分子。虽然今天随便什么像样儿的合成都要涉及到立体化学问题,但在当时伍德沃德的工作却是开天辟地的。他的工作告诉人们通过透彻和理性的规划,立体专一的合成是可以实现的。众多他的合成工作采用的是通过引入刚性结构因素于分子中,迫使分子形成某个特定结构。这种思路现在已经变成一种研究的标准方法。伍德沃德在这方面贡献,尤其是以他完成的利血平和马钱子碱的合成作为代表,在有机合成发展史上是里程碑式的贡献。伍德沃德还在有机合成中应用了红外技术和化学降解方法来测定复杂分子的结构。其中尤为值得注意的是山道年酸、马钱子碱、magnamycin和土霉素,等等。世界大战期间,伍德沃德提出了青霉素正确的β-内酰胺结构,纠正了罗伯特·罗宾逊提出的塞唑啉-恶唑结构,而后者是当时有机界的权威。伍德沃德的同事、诺贝尔奖获得者德里克·巴顿评论道:“最牛的结构式鉴定当属土霉素无疑。这个问题工业价值很大,引得众多天才化学家们纷纷投入这项工作中来。研究数据繁多而无头绪,很多东西实验上没有问题,但却得不到正确的结果。伍德沃德拿了张卡片,罗列出各个研究数据,静思良久,便推出了土霉素的正确结构。这在当时是无人能及的。”伍德沃德再一次通过实例告诉人们结合理性思辨与理论以及对化学的直觉可以做到这些。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。该学科已经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子氨素的合成,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。

六、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 维生素B12合成与Woodward-Hoffmann定律

1960年代早期,伍德沃德开始了迄今为止最复杂的天然产物分子-维生素B12的合成。他与在瑞士苏黎世的同事阿尔伯特·艾申莫瑟精诚合作,组织了有上百名研究生和博士后的队伍历时数载攻关该分子的合成。该工作的结果最终于1973年发表,在有机化学历史上树立了一个新的里程碑。该合成涉及上百步的反应和繁重的设计与分析。这个工作的结果以比其他任何一个合成都强的说服力的事实告诉其他化学家们只要有足够的时间和策略研究任何复杂的分子都能在实验室里合成出来。然而,迟至今日(2005年),再没第二个维生素B12合成的报道。同年,通过对维生素B12合成过程中得到的观察的研究,伍德沃德与罗尔德·霍夫曼提出了预测周环反应过程中产物立体化学的规则(后世称其为伍德沃德-霍夫曼规则)。作为一个经验丰富的有机合成化学家,伍德沃德自己通过分析分子轨道对称性先得出了该规则的雏形;他请求霍夫曼帮他对结果进行理论验算。霍夫曼使用自己发明的“推广的休克尔方法”对结果进行了计算。后来发现许多试验数据都与理论结果吻合得相当好。于是在1981年霍夫曼与日本化学家福井谦一分享了当年的诺贝尔化学奖。当时倘若伍德沃德还活着,他毫无疑问可以拿第二次诺贝尔化学奖。

七、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 伍德沃德研究所和晚年

1963年,伍德沃德身在哈佛,却担当其远在瑞士巴塞尔的伍德沃德研究所的领导职务。他还在1966年至1971年期间担任了他的母校麻省理工以及以色列魏茨曼科学研究所的校董。伍德沃德在麻省剑桥逝世,当时他还在从事一种叫做赤霉素的抗生素的合成。他的一名学生回忆道:“我得到伍德沃德的很大帮助。他让我知道虽然我们在结果并不明朗的情况下也能对难题攻关。但要有信心,凭借智力和勤劳是可以克服这些困难的。他给我展示了有机化学的美之所在,也告诉我干这一行思维严谨的重要性。他说大家不必要专业化。他对合成策略、复杂结构的推断、新反应的发明和理论研究都作出了杰出的贡献。他通过言传身教告诉学生倾心做学问的乐趣。我很珍惜曾与这位科学巨匠一起工作的美好回忆。”

八、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 个人生活

他于1938年与IrjaPullman结婚。1946年与EudoxiaMuller结婚。第一次婚姻中育有两个女儿,第二次婚姻中育有一儿一女。伍德沃德一生发表了196篇论文,其中85篇是研究全文,其余为通讯、讲义和综述等。他从事的科研工作很密集,以至于常常没来得及发表所有的实验细节。许多他参与的研究工作是在他辞世多年后才发表的。伍德沃德培养了200多个天才博士生、博士后研究人员。其中很多人后来成为着名的学者,最着名的有岸义人(YoshitoKishi,哈佛教授),StuartSchreiber(哈佛教授),ChristopherS.Foote(UCLA教授),andKendallHouk(UCLA教授)等等。

伍德沃德是个出名的工作狂,一辈子都扑在化学研究上。他的化学知识是百科全书式的,对细节过目不忘。他的过人之处在于能博览群书,而又融会贯通,将别人琐碎的研究成果整合成完整的知识来解决具体问题。他的讲课富有传奇色彩,往往能持续三四个小时。他不喜欢用幻灯片,而爱用不同颜色的粉笔画出漂亮的结构式来。在哈佛,他周六的研讨课常常讲着讲着就讲到深夜。他偏爱蓝色。他的衣服、汽车是蓝色的,甚至于停车的车位都涂成蓝色。他厌恶体育锻炼,能接连好几天每天睡几个小时。他吸烟很厉害,喜欢喝苏格兰威士忌。

九、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 荣誉和奖励

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。其他奖励包括:

JohnScottMedal,fromtheFranklinInstituteandCityofPhiladelphia,1945

BackelandMedal,fromtheNorthJerseySectionoftheAmericanChemicalSociety,1955

DavyMedal,fromtheRoyalSocietyin1959

RogerAdamsMedal,fromtheAmericanChemicalSocietyin1961

PiusXIGoldMedal,fromthePontificalAcademyofSciencesin1969

NationalMedalofSciencefromtheUnitedStatesofAmericain1964("Foranimaginativenewapproachtothesynthesisofcomplexorganicmoleculesand,especially,forhisbrilliantsynthesesofstrychnine,reserphine,lysergicacid,andchlorophyll’")

NobelPrizeinChemistryin1965

WillardGibbsMedalfromtheChicagoSectionoftheAmericanChemicalSocietyin1967

LavoisierMedalfromtheSocieteChimiquedeFrancein1968

TheOrderoftheRisingSun,SecondClassfromtheEmperorofJapanin1970

HanburyMemorialMedalfromThePharmaceuticalSocietyofGreatBritainin1970

PierreBrnylantsMedalfromtheUniversityofLouvainin1970

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:

WesleyanUniversityin1945;

哈佛大学in1957;

剑桥大学in1964;

BrandeisUniversityin1965;

IsraelInstituteofTechnologyinHaifain1966;

UniversityofWesternOntarioinCanadain1968;

UniversityofLouvaininBelgium,1970.

十、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 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。

十一、罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 - 发明的术语

1.conrotation/disrotation顺旋/对旋 2.macrolide 大环内酯 3.totalsynthesis 全合成

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