Robert Burns Woodward ForMemRS HonFRSE (10 de abril de 1917 - 8 de julio de 1979) fue un químico orgánico estadounidense . Muchos lo consideran el químico orgánico sintético más destacado del siglo XX, [3] habiendo hecho muchas contribuciones clave en la materia, especialmente en la síntesis de productos naturales complejos y la determinación de su estructura molecular . Trabajó en estrecha colaboración con Roald Hoffmann en estudios teóricos de reacciones químicas . Fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1965.
Woodward nació en Boston, Massachusetts , el 10 de abril de 1917. Era hijo de Margaret Burns (una inmigrante de Escocia que afirmaba ser descendiente del poeta Robert Burns ) y su esposo, Arthur Chester Woodward, hijo del boticario de Roxbury , Harlow Elliot Woodward.
Su padre fue una de las muchas víctimas de la pandemia de gripe de 1918 .
Desde muy temprana edad, Woodward se sintió atraído por el estudio privado de la química y se dedicó a él mientras asistía a una escuela primaria pública y luego a la Quincy High School , [4] en Quincy, Massachusetts . Cuando entró en la escuela secundaria, ya había logrado realizar la mayoría de los experimentos del entonces ampliamente utilizado libro de texto de química orgánica experimental de Ludwig Gattermann . En 1928, Woodward se puso en contacto con el Cónsul General del consulado alemán en Boston (Baron von Tippelskirch [5] ), y a través de él, logró obtener copias de algunos artículos originales publicados en revistas alemanas. Más tarde, en su conferencia Cope, recordó lo fascinado que había quedado cuando, entre estos artículos, se topó con la comunicación original de Diels y Alder sobre la reacción de Diels-Alder . A lo largo de su carrera, Woodward utilizó e investigó repetida y poderosamente esta reacción, tanto de manera teórica como experimental. En 1933, ingresó al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), pero descuidó sus estudios formales lo suficiente como para ser excluido al final del semestre de otoño de 1934. El MIT lo readmitió en el semestre de otoño de 1935, y en 1936 había recibido el título de Licenciado en Ciencias . Solo un año después, el MIT le otorgó el doctorado , cuando sus compañeros de clase todavía se graduaban con sus títulos de licenciatura. [6] El trabajo de doctorado de Woodward involucró investigaciones relacionadas con la síntesis de la hormona sexual femenina estrona . [7] El MIT exigía que los estudiantes de posgrado tuvieran asesores de investigación. Los asesores de Woodward fueron James Flack Norris y Avery Adrian Morton, [ cita requerida ] aunque no está claro si realmente siguió alguno de sus consejos. Después de un breve período postdoctoral en la Universidad de Illinois, obtuvo una beca junior en la Universidad de Harvard de 1937 a 1938, y permaneció en Harvard en varias capacidades por el resto de su vida. En la década de 1960, Woodward fue nombrado Profesor Donner de Ciencias, un título que lo liberó de enseñar cursos formales para poder dedicar todo su tiempo a la investigación.
La primera contribución importante de la carrera de Woodward a principios de la década de 1940 fue una serie de artículos que describían la aplicación de la espectroscopia ultravioleta en la elucidación de la estructura de productos naturales. Woodward recopiló una gran cantidad de datos empíricos y luego ideó una serie de reglas más tarde llamadas las reglas de Woodward , que podían aplicarse para descubrir las estructuras de nuevas sustancias naturales, así como de moléculas sintetizadas no naturales. El uso oportuno de técnicas instrumentales recientemente desarrolladas fue una característica que Woodward ejemplificó a lo largo de su carrera y marcó un cambio radical con respecto a los métodos químicos de elucidación estructural extremadamente tediosos y largos que se habían utilizado hasta entonces.
En 1944, junto con su investigador de posdoctorado, William von Eggers Doering , Woodward informó sobre la síntesis del alcaloide quinina , utilizado para tratar la malaria . Aunque la síntesis se publicitó como un gran avance en la obtención del compuesto medicinal difícil de obtener del sudeste asiático ocupado por los japoneses, en realidad fue demasiado largo y tedioso para adoptarlo a escala práctica. Sin embargo, fue un hito para la síntesis química. La particular intuición de Woodward en esta síntesis fue darse cuenta de que el químico alemán Paul Rabe había convertido un precursor de la quinina llamado quinotoxina en quinina en 1905. Por lo tanto, una síntesis de quinotoxina (que Woodward realmente sintetizó) establecería una ruta para sintetizar quinina. Cuando Woodward logró esta hazaña, la síntesis orgánica todavía era en gran medida una cuestión de ensayo y error, y nadie pensaba que realmente se pudieran construir estructuras tan complejas. Woodward demostró que la síntesis orgánica podía convertirse en una ciencia racional y que la síntesis podía ser asistida por principios bien establecidos de reactividad y estructura. Esta síntesis fue la primera de una serie de síntesis sumamente complicadas y elegantes que emprendería.
En la década de 1930, los químicos británicos Christopher Ingold y Robert Robinson, entre otros, investigaron los mecanismos de las reacciones orgánicas y elaboraron reglas empíricas que permitían predecir la reactividad de las moléculas orgánicas. Woodward fue quizás el primer químico orgánico sintético que utilizó estas ideas como marco predictivo en la síntesis. El estilo de Woodward sirvió de inspiración para el trabajo de cientos de químicos sintéticos sucesivos que sintetizaron productos naturales de importancia medicinal y estructuralmente complejos.
A finales de la década de 1940, Woodward sintetizó muchos productos naturales complejos, entre ellos la quinina , el colesterol , la cortisona , la estricnina , el ácido lisérgico , la reserpina , la clorofila , la cefalosporina y la colchicina . [8] Con ellos, Woodward abrió una nueva era de síntesis, a veces llamada la "era woodwardiana", en la que demostró que los productos naturales podían sintetizarse mediante aplicaciones cuidadosas de los principios de la química orgánica física y mediante una planificación meticulosa.
Muchos de los trabajos de síntesis de Woodward fueron descritos como espectaculares por sus colegas y antes de que él los hiciera, algunos pensaban que sería imposible crear estas sustancias en el laboratorio. Las síntesis de Woodward también fueron descritas como si tuvieran un elemento de arte en ellas, y desde entonces, los químicos sintéticos siempre han buscado elegancia así como utilidad en la síntesis. Su trabajo también implicó el uso exhaustivo de las técnicas entonces recién desarrolladas de espectroscopia infrarroja y más tarde, espectroscopia de resonancia magnética nuclear . Otra característica importante de las síntesis de Woodward fue su atención a la estereoquímica o la configuración particular de las moléculas en el espacio tridimensional. La mayoría de los productos naturales de importancia medicinal son efectivos, por ejemplo como fármacos, solo cuando poseen una estereoquímica específica. Esto crea la demanda de una " síntesis estereoselectiva ", que produzca un compuesto con una estereoquímica definida. Si bien hoy en día una ruta sintética típica implica rutinariamente un procedimiento de este tipo, Woodward fue un pionero en demostrar cómo, con una planificación exhaustiva y racional, se podían llevar a cabo reacciones que fueran estereoselectivas. Muchas de sus síntesis implicaban forzar una molécula a adoptar una determinada configuración mediante la instalación de elementos estructurales rígidos en ella, otra táctica que se ha convertido en estándar en la actualidad. En este sentido, sus síntesis de reserpina y estricnina fueron especialmente importantes.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Woodward fue asesor de la Junta de Producción de Guerra en el proyecto de la penicilina. Aunque a menudo se le atribuye el mérito de proponer la estructura beta-lactámica de la penicilina , en realidad fue propuesta por primera vez por químicos de Merck y Edward Abraham en Oxford y luego investigada por otros grupos también (por ejemplo, Shell). Woodward al principio respaldó una estructura tricíclica incorrecta ( oxazinona con puente amino y tiazolidina fusionada) propuesta por el grupo de penicilina en Peoria. Posteriormente, puso su sello en la estructura beta-lactámica, todo esto en oposición a la estructura tiazolidina - oxazolona propuesta por Robert Robinson , el entonces químico orgánico líder de su generación. Finalmente, Dorothy Hodgkin demostró que la estructura beta-lactámica era correcta utilizando cristalografía de rayos X en 1945.
Woodward también aplicó la técnica de la espectroscopia infrarroja y la degradación química para determinar las estructuras de moléculas complejas. Entre estas determinaciones de estructura, destacan el ácido santónico , la estricnina, la magnamicina y la terramicina . En cada uno de estos casos, Woodward volvió a demostrar cómo los hechos racionales y los principios químicos, combinados con la intuición química, podían utilizarse para lograr la tarea.
A principios de la década de 1950, Woodward, junto con el químico británico Geoffrey Wilkinson , entonces en Harvard, postuló una estructura novedosa para el ferroceno , un compuesto que consiste en una combinación de una molécula orgánica con hierro. [9] Esto marcó el comienzo del campo de la química organometálica de metales de transición que se convirtió en un campo industrialmente muy significativo. [10] Wilkinson ganó el Premio Nobel por este trabajo en 1973, junto con Ernst Otto Fischer . [11] Algunos historiadores piensan que Woodward debería haber compartido este premio junto con Wilkinson. Sorprendentemente, el propio Woodward pensó así, y expresó sus pensamientos en una carta enviada al Comité Nobel. [12]
Woodward ganó el Premio Nobel en 1965 por su síntesis de moléculas orgánicas complejas. Había sido nominado un total de 111 veces entre 1946 y 1965. [13] En su discurso de entrega del Nobel, describió la síntesis total del antibiótico cefalosporina y afirmó que había aplazado el cronograma de síntesis para que se completara cerca de la fecha de la ceremonia del Nobel.
A principios de la década de 1960, Woodward comenzó a trabajar en lo que fue el producto natural más complejo sintetizado hasta la fecha: la vitamina B 12 . En una notable colaboración con su colega Albert Eschenmoser en Zúrich, un equipo de casi cien estudiantes y trabajadores posdoctorales trabajó durante muchos años en la síntesis de esta molécula. El trabajo se publicó finalmente en 1973 y marcó un hito en la historia de la química orgánica. La síntesis incluyó casi cien pasos e implicó la planificación y los análisis rigurosos característicos que siempre habían caracterizado el trabajo de Woodward. Este trabajo, más que cualquier otro, convenció a los químicos orgánicos de que la síntesis de cualquier sustancia compleja era posible, si se contaba con suficiente tiempo y planificación (véase también palitoxina , sintetizada por el grupo de investigación de Yoshito Kishi , uno de los estudiantes posdoctorales de Woodward). Hasta 2019, no se ha publicado ninguna otra síntesis total de vitamina B 12 .
Ese mismo año, basándose en las observaciones que Woodward había hecho durante la síntesis de B 12 , él y Roald Hoffmann idearon reglas (ahora llamadas reglas de Woodward-Hoffmann ) para dilucidar la estereoquímica de los productos de las reacciones orgánicas . [14] Woodward formuló sus ideas (que se basaban en las propiedades de simetría de los orbitales moleculares ) basándose en sus experiencias como químico orgánico sintético; le pidió a Hoffman que realizara cálculos teóricos para verificar estas ideas, que se realizaron utilizando el método de Hückel extendido de Hoffmann . Las predicciones de estas reglas, llamadas " reglas de Woodward-Hoffmann ", fueron verificadas por muchos experimentos. Hoffmann compartió el Premio Nobel de 1981 por este trabajo junto con Kenichi Fukui , un químico japonés que había realizado un trabajo similar utilizando un enfoque diferente; Woodward había muerto en 1979 y los premios Nobel no se otorgan póstumamente.
Mientras estaba en Harvard, Woodward asumió la dirección del Instituto de Investigación Woodward , con sede en Basilea , Suiza, en 1963. [15] También se convirtió en fideicomisario de su alma mater, el MIT , de 1966 a 1971, y del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel. [ cita requerida ]
Woodward murió en Cambridge, Massachusetts , de un ataque cardíaco mientras dormía. En ese momento, estaba trabajando en la síntesis de un antibiótico , la eritromicina . Un estudiante suyo dijo sobre él: [ cita requerida ]
Durante su vida, Woodward fue autor o coautor de casi 200 publicaciones, de las cuales 85 son artículos completos y el resto comprende comunicaciones preliminares, textos de conferencias y reseñas. El ritmo de su actividad científica pronto superó su capacidad para publicar todos los detalles experimentales, y gran parte del trabajo en el que participó no se publicó hasta unos años después de su muerte. Woodward formó a más de doscientos estudiantes de doctorado y trabajadores posdoctorales, muchos de los cuales luego continuaron carreras distinguidas.
Algunos de sus estudiantes más conocidos incluyen a Robert M. Williams (Colorado 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 químico de porfirinas Kevin M. Smith (LSU), Thomas R. Hoye (Universidad de Minnesota), Ronald Breslow (Universidad de Columbia) y David Dolphin (UBC).
Woodward tenía un conocimiento enciclopédico de la química y una memoria extraordinaria para los detalles. [16] Probablemente la cualidad que más lo diferenció de sus pares fue su notable capacidad para unir hilos dispares de conocimiento de la literatura química y aplicarlos a un problema químico. [16]
Por su trabajo, Woodward recibió numerosos premios, honores y doctorados honorarios, incluida la elección para la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias en 1948, [17] la Academia Nacional de Ciencias en 1953, [18] la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1962, [19] y membresía en academias de todo el mundo. También fue consultor de muchas empresas como Polaroid, Pfizer y Merck . Otros premios incluyen:
Woodward también recibió más de veinte títulos honorarios , [22] incluidos doctorados honorarios de las siguientes universidades:
En 1938 se casó con Irja Pullman, con quien tuvo dos hijas: Siiri Anna (n. 1939) y Jean Kirsten (n. 1944). En 1946 se casó con Eudoxia Muller , una artista y técnica a la que conoció en la Polaroid Corp. Este matrimonio, que duró hasta 1972, produjo una hija y un hijo: Crystal Elisabeth (n. 1947) y Eric Richard Arthur (n. 1953). [6]
Sus conferencias duraban con frecuencia tres o cuatro horas. [5] Su conferencia más larga conocida definía la unidad de tiempo conocida como "Woodward", después de la cual sus otras conferencias se consideraban de tantos "mili-Woodwards" de duración. [23] En muchas de ellas, evitaba el uso de diapositivas y dibujaba estructuras utilizando tizas de varios colores. Por lo general, para comenzar una conferencia, Woodward llegaba y colocaba dos grandes pañuelos blancos sobre la mesada. Sobre uno de ellos había cuatro o cinco colores de tizas (piezas nuevas), ordenadas cuidadosamente por color, en una larga fila. Sobre el otro pañuelo había una fila igualmente impresionante de cigarrillos. El cigarrillo anterior se utilizaba para encender el siguiente. Sus seminarios de los jueves en Harvard a menudo duraban hasta bien entrada la noche. Tenía una fijación con el azul, y muchos de sus trajes, su coche e incluso su plaza de aparcamiento estaban coloreados de azul. [5]
En uno de sus laboratorios, sus estudiantes colgaron una gran fotografía en blanco y negro del maestro del techo, con una gran "corbata" azul adjunta. Allí estuvo colgada durante algunos años (principios de los años 1970), hasta que se quemó en un pequeño incendio en el laboratorio. [ cita requerida ] Detestaba el ejercicio, podía arreglárselas con sólo unas pocas horas de sueño cada noche, era un fumador empedernido y disfrutaba del whisky escocés y los martinis. [1] [24]
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )El profesor Robert Burns Woodward, el químico de Harvard que sintetizó la quinina, la cortisona y la rauwolfia, ha logrado ahora uno de los mayores triunfos de la química: la síntesis total de la clorofila, el pigmento verde que captura la energía de la luz solar para la creación de los alimentos de todos los seres vivos. ...
