Robert Burns Woodward
Woodward, 10 Nisan 1917 yılında Massachusett eyaletinin Boston şehrinde doğdu. Annesi Glasgow doğumlu Margaret Burns ve Ekim 1918’de 33 yaşında ölen İngilizcenin öncülerinden Arthur Chester Woodward’ın tek çocuğudur.
Woodward, çok erken yaşta halka açık bir ilkokula gittiğinde kimya çalışmaları özel ilgi alanına girdi ve Massachusetts’in Quincy şehrindeki Quincy Lisesi’ne gitti. Liseye girdiği zaman Ludwig Gattermann’ın deneysel organik kimyasının yaygın olarak işlendiği ders kitaplarındaki deneylerin çoğunu gerçekleştirmeyi başarabildi. Woodward, 1928’de Boston’daki Alman konsolosluğunun Başkonsolosu Baron Von Tippelskirch ile temasa geçti ve onun aracılığıyla Alman dergilerinde yayımlanan birkaç orijinal belgenin kopyalarını elde etmeyi başardı. Daha sonra Cope dersi esnasında bu belgelerin arasında Diels – Alder reaksiyonundan nasıl etkilendiğini hatırladı ve Diels ve Alder’in gerçek iletişim bilgilerine ulaştı. Woodward, kariyerinin her döneminde bu teoriyi hem teorik hem de deneysel yöntemlerle tekrar tekrar ve güçlü bir şekilde kullanmak ve araştırmak zorunda kaldı. 1933’te Massachusetts Institute of Technology (MIT)’e girdi ancak resmi çalışmalarını 1934 sonbahar döneminin sonunda sonlandıracak kadar kötü bir şekilde ihmal etti. MIT kendisini 1935 sonbaharında tekrar kabul etti ve 1936’da fen fakültesi diploması aldı. Sadece bir yıl geçtikten sonra sınıf arkadaşları yeni yeni lisans mezunu olduklarında MIT, ona doktora verdi. Doktora çalışması kadınların cinsel istek uyandıran hormon olan estronunun sentezi ile ilgiliydi. MIT, lisansüstü öğrencilerin araştırma danışmanlarına sahip olmasını şart koşuyordu. Woodward’ın danışmanları James Flack Norris ve Avery Adrian Morton’du ancak onlardan fikir alıp almadığı belli değil. Illinois Üniversitesi’nde doktora sonrası kısa bir eğitim gördükten 1937-1938 yılları arasında Harvard Üniversitesi’nden Genç Üniversite Bursu aldı ve Harvard’da hayatının geri kalanını verimlilikle sürdürdü. 1960’lı yıllarda Fen Profesörü Donner olarak adlandırıldı. Bu unvan kendisini formel dersler vermekten kurtararak tüm zamanını araştırmaya ayırdı.
Woodward’ın 1940’ların başındaki kariyerinin ilk büyük katkısı, doğal ürünlerin yapısının aydınlatılmasında mor ötesi spektroskopinin uygulanmasını açıklayan bir dizi makalesiydi. Woodward, büyük miktarda deneysel veri topladı ve daha sonra Woodward’ın kuralları adı altında, yeni doğal maddelerin yapılarını ve doğal olmayan sentezlenmiş molekülleri bulmak için uygulanabilecek kurallar dizisi geliştirdi. Yeni geliştirilen enstrümental tekniklerin uygun kullanımı, Woodward’ın kariyeri boyunca örneklenen karakteristik bir özellikti ve o zamana kadar kullanılmış olan son derece sıkıcı ve uzun kimyasal yöntemlerle yapılan yapısal açıklamalarda radikal bir değişiklik yapıldı.
1944 yılında doktora sonrası araştırmacı William von Eggers Doering ile sıtmanın tedavisinde kullanılan alkaloid kinin sentezini hazırladı. Sentez, Japon işgali altındaki Güneydoğu Asya’dan tıbbi bileşim elde etmek için bir çaba olarak ortaya çıkmasına rağmen gerçekte pratik ölçekte benimsenmesi için çok uzun ve sıkıcıydı. Yine de bu kimyasal sentez için bir dönüm noktası oldu. Woodward’ın bu sentezdeki özel bilgileri, Alman Kimyager Paul Rabe’nin 1905 yılında kuinotoksin (quinotoxine) denilen kinin bir öncüsünün önceki görevli kinine dönüştüğünün farkına varmasıydı. Dolayısıyla (aslında Woodward’ın sentezlediği) kuinotoksin sentezi, kininin sentezlenmesi için bir yol oluşturacaktır. Woodward bu başarıyı gerçekleştirdiğinde organik sentez hala büyük ölçüde bir deneme yanılma meselesiydi ve hiç kimse bu karmaşık yapıların gerçekten kurulabileceğini düşünmedi. Woodward, organik sentezin mantıklı bir bilim haline getirilebileceğini ve bu sentezin iyi belirlenmiş reaktivite ve yapının ilkeleri tarafından desteklenebileceğini gösterdi. Bu sentez üstesinden geleceği son derece komplike ve zarif bir sentez dizisindeki ilk sentezdi.
İngiliz kimyacılar Christopher Ingold ve Robert Robinson, 1930’larda sonuçlanan, organik reaksiyonların mekanizmalarını araştırmışlar ve organik moleküllerin reaktivitesini öngörebilecek denysel kurallar bulmuşlardı. Woodward, belki de bu fikirleri sentez için öngörücü bir çerçeve olarak kullanan ilk sentetik organik kimyagerdi. Woodward’ın tarzı, tıbbi açıdan önemliydi ve yapısal olarak kompleks doğal ürünler sentezleyen yüzlerce ardışık sentetik kimyagerin çalışmaları için esin kaynağı oldu.
Woodward, 1940’ların sonlarında kinin, kolestrol, kortizon, striknin, liserjik asit, reserpin, klorofil, sefalosporin ve kolşisin ,çeren birçok kompleks doğal ürünü sentezledi. Bunlarla Woodward, bazen ‘Woodwardian dönemi’ olarak adlandırılan, fiziksel organik kimya prensiplerinin dikkatli bir şekilde uygulanmasıyla titiz bir planlama yapılarak doğal ürünlerin sentezlendiğini gösteren yeni bir sentez dönemi başlattı.
Woodward’ın sentezlerinin birçoğu, meslektaşları tarafından gösterişli olarak nitelendirildi ve bazıları tarafından sentezleri yapmadan önce bu maddelerin laboratuarda oluşturulmasının imkansız olacağı düşünülüyordu. Woodward’ın sentezleri onlara bir sanat eseri olarak tarif edildi ve o andan itibaren kimyagerler sentezlerde zerafeti her zaman faydalı bulmuşlardır. Çalışmaları, aynı zamanda yeni geliştirilen kızılötesi spektroskopisinin ve daha sonra nükleer manyetik rezonans spektroskopisinin kapsamlı kullanımını içeriyordu. Woodward sentezinin bir diğer önemli özelliği, üç boyutlu uzayda stereokimyaya veya moleküllerin özel konfigürasyonlarına dikkat etmesiydi. Örneğin tıbbi önemi olan çoğu doğal ürün, belirli bir stereokimyaya sahip olduklarında ilaç olarak etikilidr. Bu tanımlanmış bir stereokimyaya sahip bir bileşik üreten ‘stereoselektif sentez’ talebini yaratır. Woodward bugün tipik bir sentetiğin rutin prosedürü olsa da ayrıntılı ve rasyonel planlamayla stereoselektif olan reaksiyonların nasıl yürütebildiğini göstermek adına öncülük etti. Yaptığı sentezlerin birçoğunda, katı bir organik yükleyerek bir molekülü belli bir konfigürasyona zorlama zorunluluğu getirildi, başka bir taktik bugün standart haline geldi. Bu bağlamda özellikle reserpin ve striknin sentezleri yol göstericidir.
İkinci Dünya Savaşı sırasında Woodward penisilin projesinde Savaş Üretim Kurulu’nda danışman olarak görev yapıyordu. Penisilinin beta-laktam yapısını tasarlamak için genellikle verilen kredi ilk önce Merck ve Oxford’daki kimyagerler tarafından teklif verildi ve daha sonra diğer gruplar (örneğin, Shell)tarafından araştırıldı. Woodward ilk başta Peoria’daki penisilin grubu tarafından ortaya konan bir trisiklik (kaynaşmış tiyazolidin, amino köprülü oksazinon) yapıyı onayladı. Daha sonra onayını beta-laktam yapısına koydu. Bunların hepsi, kuşağının önde gelen organik kimyageri Robert Robinson’un önerdiği tiazolidin-oksazolon yapısına karşıydı. En sonunda, beta-laktam yapısının Dorothy Hodgkin tarafından 1945’te X ışını kristalografisi kullanılarak doğru olduğu gösterildi.
Woodward ayrıca karmaşık moleküllerin yapılarını belirlemek için kızıl ötesi spektroskopi ve kimyasal bozunum tekniğini uyguladı. Bu yapı tayinleri arasında santonik asit, striknin, magnamisin ve terramisin dikkati çekmektedir. Woodward’ın meslektaşı ve Nobel ödüllü Derek Barton, terramycin hakkında şunları söyledi:
Yapısal bir bulmaca üzerinde yapılan en parlak analiz, kesinlikle terramisin sorununun çözümüdür (1953). Bu, büyük endüstriyel öneme sahip bir sorundu ve bu nedenle birçok güçlü kimyager yapıyı belirlemeye çalışan çok fazla miktarda çalışma yapmıştı. Sorunu çözmek için çok fazla veri varmış gibi görünüyordu, çünkü gözlemlerin önemli bir kısmı deneysel olarak doğru olsa da, çok yanıltıcıydı. Woodward büyük bir mukavva parçası aldı ve tüm gerçekleri yazdı ve kendi düşüncesiyle terramisin için doğru yapıyı çıkardı. O zaman kimse bunu yapamazdı.
Bu durumlardan her birinde Woodward görevi yerine getirmek için kimyasal sezgilerle birlikte rasyonel gerçeklerin ve kimyasal ilkelerin nasıl kullanılabileceğini tekrar gösterdi.
1950’lerin başında, Woodward, İngiliz kimyager Geoffrey Wilkinson’la birlikte Harvard’ta, bir organik molekülün demir ile bileşiminden oluşan bir bileşik olan ferrocene için yeni bir yapı öne sürdü. Bu, endüstriyel olarak çok önemli bir alana dönüşen geçiş metali organometalik kimya alanının başlangıcı oldu. Wilkinson 1973’te Ernst Otto Fischer ile birlikte bu eser için Nobel Ödülü kazandı. Bazı tarihçiler Woodward’ın bu ödülü Wilkinson ile paylaşması gerektiğini düşünüyorlardı.
Dikkat çeken bir şekilde, Woodward da öyle düşündü ve düşüncelerini Nobel Komitesine gönderilen bir mektupla dile getirdi. Woodward, kompleks organik moleküllerin sentezi için 1965’te Nobel Ödülü’nü kazandı.
Nobel konferansında, antibiyotik sefalosporin’in sentezini açıkladı ve sentez programını Nobel töreni sırasında tamamlanacağı yönünde iddia etti.
B12 Sentezi ve Woodward–Hoffmann kuralı:
1960’lı yılların başında Woodward bugüne kadar sentezlenen en kompleks doğal ürün olan B12 vitamini üzerinde çalışmaya başladı. Zürih’teki meslektaşı Albert Eschenmoser ile yaptığı dikkat çekici iş birliğinde yaklaşık yüz öğrenci ve doktora sonrası çalışanlardan oluşan bir ekip, bu molekülün sentezi konusunda uzun yıllar çalıştı. Çalışmanın sonunda 1973 yılında basımı yapıldı ve organik kimya tarihinde bir dönüm noktası oldu. Sentez, neredeyse 100 adım içeriyorduve Woodward’ın çalışmalarını daima karakterize eden karakteristik titiz planlama ve analizleri içeriyordu. Bu eser, diğerlerinden daha fazla, herhangi bir karmaşık maddenin sentezinin mümkün olduğunu, yeterli zaman ve planlamanın yapıldığına inandırılarak organik kimyacıları ikna etti. 2016 yılı itibarıyla, Vitamin B12‘nin başka hiçbir sentezi yayınlanmadı.
Aynı yıl, Woodward’ın B12 sentezi sırasında yaptığı gözlemlere dayanarak, Roald Hoffmann organik reaksiyonların stereokimyasını aydınlatmak için kurallar (şimdi Woodward-Hoffmann kuralları olarak anılacaktır) tasarladı. Woodward, sentetik bir organik kimyager olarak deneyimlerini temel alan (moleküler orbitallerin simetri özelliklerine dayanan) fikirlerini formüle etti; Hoffman’dan Hoffmann’ın Genişletilmiş Hückel yöntemini kullanarak bu fikirleri doğrulamak için teorik hesaplamalar yapmasını istedi. Bu kuralların “Woodward-Hoffmann kuralları” olarak adlandırılan öngörüler birçok deneyle doğrulanmıştır. Hoffmann, 1981 Nobel Ödülünü, farklı bir yaklaşımla benzer işler yapmış olan Japon bir kimyager olan Kenichi Fukui ile birlikte paylaştı; Woodward 1979’da öldüğü için Nobel Ödülleri, ölümünden sonra verilmez.
Woodward Enstitüsü:
Woodward Harvard’ta iken 1963’te İsviçre’nin Basel şehrinde bulunan Woodward Araştırma Enstitüsünün müdürlüğünü üstlendi. Ayrıca 1966-71 yılları arasında kendi mezunları MIT’nin ve İsrail’deki Weizmann Bilim Enstitüsü’nün mütevelli heyeti oldu.
Woodward, uykusunda kalp krizi geçirerek Cambrdige-Massachusetts’de öldü. O sırada antibiyotik eritromisin sentezi üzerinde çalışıyordu. Bir öğrencisi onun hakkında şöyle dedi:
R.B. Woodward’a çok şey borçluyum. Bana sonuçlarının net bir fikrini almadan zorlu problemlere saldırabileceğini ancak zekanın ve gayretin onları çözeceğine olan güveni gösterdi. Bana uzmanlaşmaya ihtiyacı olmadığını gösterdi. Woodward, sentez stratejisine, zor yapıların çıkarılmasına, yeni kimyanın icadına ve teorik yönlere de büyük katkılar sağlamıştır. Öğrencilerine örnek olarak, bilime tamamen kendini adamanın getirdiği memnuniyeti öğretti. Bu olağanüstü kimyagerle olan ilişkimi anımsıyorum.
Woodward’ın ömrü boyunca 85’i tam gazete olan yaklaşık 200 yayın yazmış veya ortak yazılmış olup geri kalanı ön iletişim, ders metni ve incelemelerden oluşmaktadır.
Bilimsel etkinliğinin hızı, tüm deneysel ayrıntıları yayınlama kapasitesini debiraz aştı ve katıldığı eserlerin çoğu ölümünden birkaç yıl sonrasına kadar yayınlanmadı.
Woodward, iki yüzü aşkın doktora eğitimi aldı. Öğrenciler ve doktora sonrası çalışanlar, çoğu sonra seçkin mesleklere geçti.
En çok bilinen öğrencileri arasında Robert M. Williams (Colorado Eyaleti), Harry Wasserman (Yale), Yoshito Kishi (Harvard), Stuart Schreiber (Harvard), William R. Roush (Scripps-Florida), Steven A. Benner ( UF), Christopher S. Foote (UCLA), Kendall Houk (UCLA), porfirin kimyager Kevin M. Smith, Ronald Breslow (Kolombiya Üniversitesi) ve David Dolphin (UBC).
Woodward, ansiklopedik bir kimya bilgisine ve detayı için olağanüstü bir anıya sahipti. Muhtemelen onu akranlarından ayıran en iyi özelliği, kimyasal literatürdeki farklı bilgi dizilerini birbirine bağlamak ve onları kimyasal bir soruna götürmek olan olağanüstü yeteneğiydi.
Woodward, çalışmalarında 1953’te Ulusal Bilimler Akademisi’ne seçme ve dünya çapındaki akademilere üyelik de dahil olmak üzere birçok ödül, onur ve fahri doktorasını aldı. Ayrıca Polaroid, Pfizer ve Merck gibi birçok şirkette danışman olarak çalışıyordu. Diğer ödülleri şunlardan oluşmaktadır:
- John Scott Medal, Franklin Enstitüsü ve Philadelphia Şehri, 1945
- Baekeland Madalyası, 1955 Amerikan Kimya Topluluğu Kuzey Jersey Bölümü’nden
- 1956’da Kraliyet Cemiyetinin Yabancı Üyeliğine Seçildi (ForMemRS)
- Davy Medal, 1959’da Kraliyet Cemiyeti’nden
- Roger Adams Madalyası, American Chemical Society’den 196’da
- Pius XI Altın Madalya, Pontifical Academy of Sciences’dan 1969’da
- 1964 yılında Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Ulusal Madalyayı (“Kompleks organik moleküllerin sentezine yönelik yaratıcı, yeni bir yaklaşım ve özellikle stronikin, reserfin, liserjik asit ve klorofil sentezleri için”).
- 1965’te Kimya’da Nobel Ödülü
- 1967’de American Chemical Society’nin Chicago Bölümünden Willard Gibbs Ödülü
- 1968’de Société chimique de France’dan Lavoisier Madalyası
- Yükselen Güneşin Siparişi, 1970’teki Japonya İmparatoru’ndan İkinci Sınıf
- 1970 yılında İngiltere İlaç Topluluğu’ndan Hanbury Anma Madalyası
- 1970 yılında Louvain Üniversitesi’nden Pierre Bruylants Madalyası
- 1971’de AMA Bilimsel Başarı Ödülü
- 1973’te Roald Hoffmann ile paylaşılan American Chemical Society’den Cope Ödülü
- 1978’de Londra Kraliyet Derneği’nden Copley Madalyası
Woodward ayrıca, aşağıdaki üniversitelerden fahri doktoralar da dahil olmak üzere yirmi fahri derece aldı:
- 1945 yılında Wesleyan Üniversitesi;
- 1957’de Harvard Üniversitesi;
- 1964’te Cambridge Üniversitesi;
- 1965 yılında Brandeis Üniversitesi;
- 1966’da Hayfa’daki Technion İsrail Enstitüsü;
- 1968’de Kanada’da Batı Ontario Üniversitesi;
- Louvain Üniversitesi, Belçika, 1970.
1938’de Irja Pullman ile evlendi. İki kızları oldu: Siiri Anna (doğum,1939) ve Jean Kirsten (doğum, 1944). 1946’da bir sanatçı ve Polaroid şirketinin teknisteni olan Eudoxia Muller ile evlendi. Bu evlilik 1972 sonuna kadar sürdü, bir kız ve bir oğlan dünyaya getirdiler; Crystal Elisabeth (doğum,1947) ve Eric Richard Arthur (doğum 1953).