Robert Burns Woodward

Robert Burns Woodward

Robert Burns Woodward (Boston, EE. UU., 10 d'abril de 1917 - Cambridge, EE. UU., 8 de juliol de 1979); va ser un químic i professor universitari nortamericà guardonat en el Premi Nobel de Química de l'any 1965.

Biografia

Fill d'immigrants britànics (Arthur Woodward d'Anglaterra i Margaret Woodward de Glasgow, Escòcia) va estudiar química en l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT), a on es va llicenciar en 1936 i va doctorar en 1937. Posteriorment va realisar una tesis postdoctoral en l'Universitat d'Illinois, i a partir de 1950 va ser professor de química i catedràtic en l'Universitat d'Harvard.

Woodward va fallir en la seua residència de Cambridge víctima d'un infart de miocardi.

Investigació i carrera

Treballs inicials

La primera contribució important de la carrera de Woodward, a principis de la década de 1940, va ser una série de treballs que descrivien l'aplicació de l'ultravioleta espectroscòpia en la elucidación de l'estructura dels productes naturals. Woodward va reunir una gran cantitat de senyes empíriques, i després va idear una série de regles que més tart es varen cridar les regles de Woodward, que podien aplicar-se per a averiguar les estructures de noves substàncies naturals, aixina com de molècules sintetisades no naturals. L'us expeditivo de les noves tècniques instrumentals va ser una característica que Woodward ejemplificó a lo llarc de la seua carrera, i va supondre un canvi radical respecte als métodos químics de elucidación estructural, extremadament tediosos i llarcs, que s'havien utilisat fins a llavors.

En 1944, en el seu investigador postdoctoral, William von Eggers Doering, Woodward va informar de la #síntesis del alcaloide quinina, utilisat per a tractar la malaria. Encara que la #síntesis es publicitó com un gran alvanç en l'obtenció d'este compost medicinal difícil de conseguir en el surest asiàtic ocupat pels japonesos, en realitat era massa llarga i tediosa per a adoptar-la a escala pràctica. No obstant, va anar una fita en la #síntesis química. La visió particular de Woodward en esta #síntesis va ser donar-se conte de que el químic alemà Paul Rabe havia convertit un precursor de la quinina cridat quinotoxina en quinina en 1905. Per tant, una #síntesis de la quinotoxina (que Woodward va sintetisar realment) establiria una ruta per a sintetisar la quinina. Quan Woodward va conseguir este ardit, la #síntesis orgànica era encara en gran medida una qüestió d'ensaig i error, i ningú pensava que es pogueren construir estructures tan complexes. Woodward va demostrar que la #síntesis orgànica podia convertir-se en una ciència racional, i que la #síntesis podia ser assistida per principis ben establits de reactivitat i estructura. Esta #síntesis va ser la primera d'una série de #síntesis extremadament complicades i elegants que mamprendria.

Treballs posteriors i la seua repercussió

En la década de 1930, els químics britànics Christopher Ingold i Robert Robinson, entre uns atres, havien investigat els mecanismes de les reaccions orgàniques, i havien elaborat regles empíriques que podien predir la reactivitat de les molècules orgàniques. Woodward va anar potser el primer químic orgànic sintètic que va utilisar estes idees com a marc predictiu en la #síntesis. L'estil de Woodward va servir d'inspiració per al treball de centenars de químics sintètics successius que varen sintetisar productes naturals d'importància mèdica i estructuralment complexos.

#Síntesis orgànica i Premi Nobel

Durant els últims anys de la década de 1940, Woodward va sintetisar molts productes naturals complexos, entre els que es troben la quinina, el colesterol, la cortisona, l'estricnina, l'àcit lisérgico, la reserpina, la clorofila, la cefalosporina i la colchicina. En açò, Woodward va obrir una nova era de la #síntesis, a voltes cridada la 'era Woodwardiana' en la que va demostrar que els productes naturals podien ser sintetisats per mig d'aplicacions cuidadoses dels principis de la fisicoquímica orgànica, i per mig d'una planificació meticulosa.

Moltes de les #síntesis de Woodward varen ser calificades d'espectaculars pels seus colegues i, ans que ell les fera, alguns pensaven que seria impossible crear estes substàncies en el laboratori. Les #síntesis de Woodward també es varen descriure com un element artístic i, des de llavors, els químics sintètics sempre han buscat l'elegància ademés de l'utilitat en la #síntesis. El seu treball també va supondre l'us exhaustiu de les llavors recent desenrollades tècniques d'espectroscòpia infrarroja i, més tart, de resonància magnètica nuclear espectroscòpia. Una atra característica important de les #síntesis de Woodward va ser la seua atenció a l'estereoquímica o la configuració particular de les molècules en l'espai tridimensional. La majoria dels productes naturals d'importància medicinal són eficaces, per eixemple com a fàrmacs, només quan posseïxen una estereoquímica específica. Açò crea la demanda de '#síntesis estereoselectiva', que produïx un compost en una estereoquímica definida.

Mentres que hui en dia una ruta sintètica típica implica rutinariamente un procediment d'este tipo, Woodward va ser un pioner en mostrar cóm, en una planificació exhaustiva i racional, es podien portar a terme reaccions que anaren estereoselectivas. Moltes de les seues #síntesis implicaven forçar una molècula en una determinada configuració instalant en ella elements estructurals rígits, una atra tàctica que s'ha convertit en estàndart hui en dia. En este sentit, especialment les seues #síntesis de reserpina i estricnina varen ser fites.

Durant la Segona Guerra Mundial, Woodward va ser assessor de la Junta de Producció de Guerra en el proyecte de la penicilina. Encara que a sovint se li atribuïx el mèrit de propondre l'estructura beta-lactama de la penicilina, en realitat va ser proposta per primera volta pels químics de Merck i Edward Abraham en Oxford i després investigada també per atres grups (per eixemple, Shell). Al principi, Woodward va respalar una estructura tricíclica incorrecta (tiazolidina fusionada, oxazinona en pont amino) proposta pel grup de la penicilina en Peoria. Posteriorment, va posar el seu imprimatur en l'estructura beta-lactama, tot això en oposició a l'estructura de tiazolidina–oxazolona proposta per Robert Robinson, el llavors principal químic orgànic de la seua generació. Finalment, l'estructura de la betalactama va ser demostrada com a correcta per Dorothy Hodgkin utilisant la cristalografia de rajos X en 1945.

Woodward també va aplicar la tècnica de l'espectroscòpia infrarroja i la degradació química per a determinar les estructures de molècules complicades. Entre estes determinacions d'estructures destaquen l'àcit santónico, l'estricnina, la magnamicina i la terramicina. En cada u d'estos casos, Woodward va tornar a demostrar cóm els fets racionals i els principis químics, combinats en l'intuïció química, podien utilisar-se per a conseguir la tasca.

A principis de la década de 1950, Woodward, junt en el químic britànic Geoffrey Wilkinson, llavors en Harvard, va postular una estructura nova per al ferroceno, un compost format per la combinació d'una molècula orgànica en ferro. Açò va marcar el començ del camp de la metal de transició química organometálica que va créixer fins a convertir-se en un camp industrial molt significatiu. Wilkinson va guanyar el Premi Nobel pel seu treball en 1973, junt en Ernst Otto Fischer. Alguns historiadors pensen que Woodward deuria haver compartit el premi junt en Wilkinson. Inclusivament el propi Woodward prensaba d'esta manera, i va fer saber la seua opinió en una carta que va enviar al Comité Nobel.

Woodward va guanyar el Premi Nobel en 1965 per la seua #síntesis de molècules orgàniques complexes. Va ser nominat un total de 111 voltes des de 1946 fins a 1965. En el seu discurs en acceptar el premi Nobel, va descriure la #síntesis total de l'antibiòtic cefalosporina, i va proclamar que havia apurat la #síntesis de forma tal que la mateixa estiguera llista per a la data de la cerimònia del Nobel.

#Síntesis de B₁₂ i regles de Woodward–Hoffmann

Al començament de la década de 1960, Woodward va començar a treballar en lo que era el producte natural més complex sintetisat per a eixa data—la vitamina B₁₂. En un treball destacable de colaboració en el seu colega Albert Eschenmoser en Zuric, un equip de casi cent estudiants i treballadors postdoctorados varen treballar per molts anys en la #síntesis d'esta molècula. El treball va ser finalment publicat en 1973, i va marcar una fita en l'història de la química orgànica. La #síntesis va incloure casi cent passos, i va involucrar la planificació rigorosa i anàlisis carcaterísticos que sempre varen caracterisar els treballs de Woodward. Este treball, més que cap atre, va convéncer als químics orgànics que la #síntesis de qualsevol substància complexa era possible, sempre que es disponguera de suficient temps i planificació (vejau també palitoxina, sintetisada pel grup d'investigació de Yoshito Kishi, un dels estudiants de postdoctorado de Woodward). Fins a l'any 2019, no s'havia publicat cap atra #síntesis total de la Vitamin B₁₂..

Eixe mateix any, basat en observacions que Woodward havia realisat durant la #síntesis de la B₁₂, ell i Roald Hoffmann varen desenrollar regles (en l'actualitat denominades les regles de Woodward-Hoffmann) per a deduir l'estereoquímica dels productes de les reaccions orgàniques. Woodward va formular les seues idees (que es basaven en les propietats de simetria dels orbitales moleculars) basant-se en les seues experiències com a químic orgànic sintètic; va demanar a Hoffman que realisara càlculs teòrics per a verificar estes idees, que es varen fer utilisant el método de Hückel estés de Hoffmann. Les prediccions d'estes regles, denominades "regles de Woodward-Hoffmann", varen ser verificades per numerosos experiments. Hoffmann va compartir el Premi Nobel de 1981 per este treball junt en Kenichi Fukui, un químic japonés que havia realisat un treball similar utilisant un enfocament diferent; Woodward havia fallit en 1979 i els Premis Nobel no es concedixen a títul pòstum.

Institut Woodward

Durant la seua estància en Harvard, Woodward va assumir la direcció del Institut d'Investigació Woodward, en sèu en Basilea, Suïssa, en 1963. També va ser administrador de la seua ànima mater, el MIT, de 1966 a 1971, i del Institut Weizmann de Ciències d'Israel.

Woodward va morir en Cambridge, Massachusetts, d'un ataque al cor mentres dormia. En eixe moment, treballava en la #síntesis d'un antibiòtic, l'eritromicina. Un estudiant seu va dir d'ell:

"Li dec molt a R. B. Woodward. Em va mostrar que es podien atacar problemes difícils sense tindre una idea clara del seu resultat, pero en la confiança de que l'inteligència i l'esforç els resoldrien. Em va mostrar la bellea de la química orgànica moderna i l'importància d'un raonament minuciós en este camp. Em va demostrar que no és necessari especialisar-se. Woodward va fer grans contribucions a l'estratègia de #síntesis, a la deducció d'estructures difícils, a l'invenció de nova química i també als aspectes teòrics. Va ensenyar als seus alumnes en l'eixemple la satisfacció que produïx l'immersió total en la nostra ciència. Atesore el recort de la meua associació en este notable químic".

Publicacions

A lo llarc de la seua vida, Woodward va ser autor o coautor de casi 200 publicacions, de les quals 85 són artículs complets i el restant són comunicacions preliminars, texts de conferències i revisions. El ritme de la seua activitat científica pronte va superar la seua capacitat per a publicar tots els detalls experimentals, i gran part dels treballs en els que va participar no es varen publicar fins a uns anys despuix de la seua mort. Woodward va formar a més de doscents estudiants de doctorat i treballadors postdoctorales, molts dels quals varen fer carreres distinguides.

Alguns dels seus estudiants més coneguts són Robert M. Williams (Colorat State), Harry Wasserman (Yale), Yoshito Kishi (Harvard), Stuart Schreiber (Harvard), William R. Roush (Scripps-Florida), Steven A. Benner (UF), James D. Wuest (Montreal), Christopher S. Foote (UCLA), Kendall Houk (UCLA), el químic de porfirinas Kevin M. Smith (LSU), Thomas R. Hoye (Universitat de Minnesota), Ronald Breslow (Universitat de Columbia) i David Dolphin (UBC).

Woodward tenia un coneiximent enciclopèdic de la química i una extraordinària memòria per als detalls. Provablement la qualitat que més li diferenciava dels seus companyers era la seua notable capacitat per a unir fils de coneiximent dispars de la lliteratura química i posar-los en relació en un problema químic.

Investigacions científiques

Interessat en la #síntesis química de substàncies orgàniques, va conseguir sintetisar la quinina en 1944, el colesterol i la cortisona en 1951, l'estricnina en 1954, la reserpina en 1956 i la vitamina B12 en 1971. També va conseguir reproduir en un laboratori la molècula de la clorofila, el pigment responsable del color vert de les plantes.

En 1965 li va ser concedit el Premi Nobel de Química pels seus treballs en la #síntesis de materials naturals.

En 1959 va ser guardonat en la Medalla Davy per la Royal Society.

Els seus treballs teòrics inclouen la seua colaboració en Roald Hoffmann, en qui va realisar estudis dels mecanismes de reacció dels productes químics, instaurant les regles de Woodward-Hoffmann.