روبرت بيرنز وودوارد

كان أول إسهام رئيسي في مسيرة وودوارد المهنية في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين سلسلة من الأبحاث التي وصفت تطبيق مطيافية الأشعة فوق البنفسجية في تحديد بنية المنتجات الطبيعية. جمع وودوارد كمية كبيرة من البيانات التجريبية، ثم وضع سلسلة من القواعد عُرفت لاحقًا باسم قواعد وودوارد ، والتي يمكن تطبيقها لاكتشاف بنى المواد الطبيعية الجديدة، بالإضافة إلى الجزيئات المصنعة غير الطبيعية. وقد مثّل الاستخدام الأمثل للتقنيات الآلية الحديثة سمةً بارزةً في مسيرة وودوارد المهنية، وشكّل ذلك تحولًا جذريًا عن الطرق الكيميائية الشاقة والمطولة للغاية المستخدمة حتى ذلك الحين في تحديد البنية.

في عام ١٩٤٤، أعلن وودوارد، بالتعاون مع باحث ما بعد الدكتوراه ويليام فون إيغرز دورينغ ، عن تخليق قلويد الكينين ، المستخدم في علاج الملاريا . ورغم أن عملية التخليق رُوِّج لها باعتبارها إنجازًا هامًا في الحصول على هذا المركب الدوائي الذي يصعب الحصول عليه من جنوب شرق آسيا المحتلة من قبل اليابان، إلا أنها في الواقع كانت طويلة ومعقدة للغاية بحيث لا يمكن تطبيقها على نطاق عملي. ومع ذلك، فقد مثّلت علامة فارقة في مجال التخليق الكيميائي. تمثلت رؤية وودوارد الثاقبة في هذا التخليق في إدراكه أن الكيميائي الألماني بول رابي قد حوّل طليعة الكينين، المعروفة باسم الكينوتوكسين، إلى الكينين في عام ١٩٠٥. وبالتالي، فإن تخليق الكينوتوكسين (الذي قام وودوارد بتخليقه بالفعل) سيُمهّد الطريق لتخليق الكينين. عندما أنجز وودوارد هذا العمل، كان التخليق العضوي لا يزال يعتمد إلى حد كبير على التجربة والخطأ، ولم يكن أحد يعتقد أنه من الممكن بالفعل بناء مثل هذه التراكيب المعقدة. أثبت وودوارد أن التخليق العضوي يمكن أن يصبح علماً منطقياً، وأن التخليق يمكن أن يستفيد من مبادئ راسخة في التفاعلية والبنية. وكان هذا التخليق هو الأول في سلسلة من التخليقات المعقدة والأنيقة للغاية التي سيُجريها.

بلغت الأبحاث ذروتها في ثلاثينيات القرن العشرين، حيث قام الكيميائيون البريطانيون كريستوفر إنجولد وروبرت روبنسون، من بين آخرين، بدراسة آليات التفاعلات العضوية، ووضعوا قواعد تجريبية للتنبؤ بتفاعلية الجزيئات العضوية. ولعل وودوارد كان أول كيميائي عضوي تركيبي استخدم هذه الأفكار كإطار تنبؤي في عملية التركيب. وقد شكّل أسلوب وودوارد مصدر إلهام لعمل مئات الكيميائيين التركيبيين الذين قاموا بتركيب منتجات طبيعية ذات أهمية طبية وبنية معقدة.

خلال أواخر الأربعينيات من القرن العشرين، قام وودوارد بتخليق العديد من المنتجات الطبيعية المعقدة بما في ذلك الكينين والكوليسترول والكورتيزون والستريكنين وحمض الليسرجيك والريزيربين والكلوروفيل والسيفالوسبورين والكولشيسين. [ 8 ] وبهذه المنتجات ، افتتح وودوارد حقبة جديدة من التخليق ^{، والتي تسمى} أحيانًا "العصر الوودواردي" ، حيث أظهر أنه يمكن تخليق المنتجات الطبيعية من خلال التطبيقات الدقيقة لمبادئ الكيمياء العضوية الفيزيائية ، والتخطيط الدقيق.

وُصفت العديد من تركيبات وودوارد بأنها مذهلة من قِبل زملائه، وقبل أن يُنجزها، كان يُعتقد أن من المستحيل تحضير هذه المواد في المختبر. كما وُصفت تركيبات وودوارد بأنها تنطوي على عنصر فني، ومنذ ذلك الحين، سعى الكيميائيون المتخصصون في التركيب إلى الجمع بين الأناقة والفائدة في عملية التخليق. وشمل عمله أيضًا الاستخدام المكثف لتقنيات مطيافية الأشعة تحت الحمراء التي كانت حديثة آنذاك ، ولاحقًا مطيافية الرنين المغناطيسي النووي . ومن السمات المهمة الأخرى لتركيبات وودوارد اهتمامه بالكيمياء الفراغية ، أو التكوين المحدد للجزيئات في الفضاء ثلاثي الأبعاد. فمعظم المنتجات الطبيعية ذات الأهمية الطبية لا تكون فعالة، كأدوية مثلاً، إلا إذا كانت تمتلك كيمياء فراغية محددة. وهذا ما يُحفز الحاجة إلى " التخليق الانتقائي الفراغي "، أي إنتاج مركب ذي كيمياء فراغية محددة. وبينما يتضمن المسار التخليقي النموذجي اليوم مثل هذا الإجراء بشكل روتيني، كان وودوارد رائدًا في إظهار كيف يُمكن، من خلال التخطيط الدقيق والعقلاني، إجراء تفاعلات انتقائية فراغية. تضمنت العديد من عمليات التخليق التي قام بها إجبار الجزيء على اتخاذ شكل معين عن طريق إدخال عناصر هيكلية صلبة فيه، وهي تقنية أخرى أصبحت معيارية اليوم. وفي هذا الصدد، شكّلت عمليات تخليقه للريزيربين والستريكنين على وجه الخصوص علامات فارقة.

خلال الحرب العالمية الثانية، عمل وودوارد مستشارًا لمجلس الإنتاج الحربي في مشروع البنسلين. ورغم أنه يُنسب إليه غالبًا اقتراح بنية بيتا لاكتام للبنسلين ، إلا أن هذه البنية في الواقع اقترحها أولًا كيميائيون في شركة ميرك وإدوارد أبراهام في أكسفورد، ثم بحثتها مجموعات أخرى أيضًا (مثل شركة شل). في البداية، أيد وودوارد بنية ثلاثية الحلقات غير صحيحة ( ثيازوليدين ملتحم، أوكسازينون متصل بجسر أميني) طرحها فريق البنسلين في بيوريا. لاحقًا، اعتمد بنية بيتا لاكتام، كل ذلك معارضًا بنية الثيازوليدين - أوكسازولون التي اقترحها روبرت روبنسون ، الكيميائي العضوي الرائد آنذاك في جيله. في النهاية، أثبتت دوروثي هودجكين صحة بنية بيتا لاكتام باستخدام تقنية حيود الأشعة السينية عام 1945.

استخدم وودوارد أيضًا تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والتحلل الكيميائي لتحديد بنية الجزيئات المعقدة. ومن أبرز هذه الجزيئات التي تم تحديد بنيتها حمض السانتونيك ، والستريكنين، والماغناميسين ، والتيراميسين . وفي كل حالة من هذه الحالات، بيّن وودوارد مجددًا كيف يمكن استخدام الحقائق المنطقية والمبادئ الكيميائية، جنبًا إلى جنب مع الحدس الكيميائي، لتحقيق هذه الغاية.

في أوائل خمسينيات القرن العشرين، افترض وودوارد، بالتعاون مع الكيميائي البريطاني جيفري ويلكنسون ، الذي كان يعمل آنذاك في جامعة هارفارد، بنيةً جديدةً للفيروسين ، وهو مركب يتكون من جزيء عضوي مرتبط بالحديد. ^{[ 9 ]} شكل هذا بداية مجال كيمياء المركبات العضوية الفلزية للمعادن الانتقالية، والذي نما ليصبح مجالًا ذا أهمية صناعية بالغة. ^{[ 10 ]} فاز ويلكنسون بجائزة نوبل عن هذا العمل عام 1973، مناصفةً مع إرنست أوتو فيشر . ^{[ 11 ]} يرى بعض المؤرخين أن وودوارد كان يستحق أن يتقاسم هذه الجائزة مع ويلكنسون. والجدير بالذكر أن وودوارد نفسه كان يرى ذلك، وقد عبّر عن رأيه في رسالة أرسلها إلى لجنة نوبل. ^{[ 12 ]}

فاز وودوارد بجائزة نوبل عام 1965 لإسهاماته في تركيب جزيئات عضوية معقدة. وقد رُشِّح للجائزة 111 مرة بين عامي 1946 و1965. ^{[ 13 ]} وفي محاضرته عند استلام جائزة نوبل، وصف عملية التخليق الكامل للمضاد الحيوي سيفالوسبورين، وادعى أنه ضغط جدول التخليق بحيث يكتمل في وقت قريب من حفل توزيع جوائز نوبل.

في أوائل الستينيات، بدأ وودوارد العمل على أكثر المنتجات الطبيعية تعقيدًا التي تم تصنيعها حتى ذلك الحين، وهو فيتامين ب ₁₂ . وفي تعاونٍ مثمر مع زميله ألبرت إشنموسر في زيورخ، عمل فريقٌ ضمّ قرابة مئة طالب وباحث ما بعد الدكتوراه لسنواتٍ عديدة على تصنيع هذه الجزيئة. نُشر العمل أخيرًا عام 1973، مُشكّلًا علامةً فارقةً في تاريخ الكيمياء العضوية. شمل التصنيع قرابة مئة خطوة، وتطلّب التخطيط والتحليل الدقيقين اللذين لطالما ميّزا أعمال وودوارد. هذا العمل، أكثر من أي عملٍ آخر، أقنع الكيميائيين العضويين بإمكانية تصنيع أي مادة معقدة، إذا ما توفر الوقت والتخطيط الكافيان (انظر أيضًا باليتوكسين ، الذي صنّعه فريق بحث يوشيتو كيشي ، أحد طلاب وودوارد في مرحلة ما بعد الدكتوراه). وحتى عام 2019، لم يُنشر أي بحثٍ آخر عن تصنيعٍ كامل لفيتامين ب _{12 .}

في العام نفسه، وبناءً على ملاحظات وودوارد خلال عملية تخليق فيتامين ب ₁₂ ، وضع هو وروالد هوفمان قواعد (تُعرف الآن بقواعد وودوارد-هوفمان ) لتوضيح الكيمياء الفراغية لمنتجات التفاعلات العضوية . ^{[ 14 ]} صاغ وودوارد أفكاره (التي استندت إلى خصائص تناظر المدارات الجزيئية ) بناءً على خبرته ككيميائي عضوي متخصص في التخليق؛ وطلب من هوفمان إجراء حسابات نظرية للتحقق من هذه الأفكار، والتي أُجريت باستخدام طريقة هوكل الموسعة لهوفمان . وقد تم التحقق من صحة تنبؤات هذه القواعد، المسماة " قواعد وودوارد-هوفمان "، من خلال العديد من التجارب. تقاسم هوفمان جائزة نوبل عام 1981 عن هذا العمل مع كينيتشي فوكوي ، وهو كيميائي ياباني قام بعمل مماثل باستخدام منهج مختلف؛ توفي وودوارد عام 1979، وجوائز نوبل لا تُمنح بعد الوفاة.

أثناء وجوده في جامعة هارفارد، تولى وودوارد منصب مدير معهد وودوارد للأبحاث ، ومقره بازل ، سويسرا، في عام 1963. ^{[ 15 ]} كما أصبح عضوًا في مجلس أمناء جامعته الأم، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، من عام 1966 إلى عام 1971، ومعهد وايزمان للعلوم في إسرائيل.

توفي وودوارد في كامبريدج، ماساتشوستس ، إثر نوبة قلبية أثناء نومه. ^{[ 3 ] [ 1 ]} في ذلك الوقت، كان يعمل على تركيب مضاد حيوي ، وهو الإريثروميسين . قال عنه أحد طلابه: ^{[ 3 ]}

أدين بالكثير لـ آر بي وودوارد. لقد أراني أنه بالإمكان معالجة المشكلات الصعبة دون معرفة نتائجها مسبقًا، ولكن بثقة تامة بأن الذكاء والجهد كفيلان بحلها. لقد أراني جمال الكيمياء العضوية الحديثة، وأهميتها في مجال التفكير الدقيق والمتأني. لقد أراني أنه لا حاجة للتخصص. قدم وودوارد إسهامات جليلة في استراتيجية التخليق، واستنتاج البنى المعقدة، وابتكار كيمياء جديدة، فضلًا عن الجوانب النظرية. لقد علّم طلابه، من خلال مثاله، الرضا الذي ينبع من الانغماس الكامل في علمنا. أعتز بذكرى علاقتي بهذا الكيميائي المتميز.

خلال حياته، ألّف وودوارد أو شارك في تأليف ما يقارب 200 منشور، منها 85 بحثًا كاملًا، أما الباقي فيشمل مراسلات أولية، ونصوص محاضرات، ومراجعات. وسرعان ما تجاوزت وتيرة نشاطه العلمي قدرته على نشر جميع تفاصيل التجارب، ولم يُنشر الكثير من الأعمال التي شارك فيها إلا بعد وفاته بسنوات قليلة. وقد درّب وودوارد أكثر من 200 طالب دكتوراه وباحث ما بعد الدكتوراه، والذين حقق العديد منهم لاحقًا مسيرة مهنية متميزة.

ومن بين أشهر طلابه روبرت إم. ويليامز (جامعة ولاية كولورادو)، وهاري واسرمان (جامعة ييل)، ويوشيتو كيشي (جامعة هارفارد) ، وستيوارت شرايبر (جامعة هارفارد)، وويليام آر. روش ( معهد سكريبس-فلوريدا )، وستيفن إيه. بينر (جامعة فلوريدا)، وجيمس دي. ويست (جامعة مونتريال)، وكريستوفر إس. فوت (جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس)، وكيندال هوك (جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس)، وكيميائي البورفيرين كيفن إم. سميث (جامعة ولاية لويزيانا)، وتوماس آر. هوي (جامعة مينيسوتا)، ورونالد بريسلو (جامعة كولومبيا)، وديفيد دولفين (جامعة كولومبيا البريطانية).

كان وودوارد يمتلك معرفة موسوعية بالكيمياء، وذاكرة قوية للتفاصيل. ^{[ 16 ]} ولعلّ الصفة التي ميّزته عن أقرانه هي قدرته الاستثنائية على ربط خيوط المعرفة المتباينة من الأدبيات الكيميائية وتطبيقها بفعالية لحلّ المشكلات الكيميائية. ^{[ 16 ]}

كما حصل وودوارد على أكثر من عشرين درجة فخرية ، ^{[ 3 ]} بما في ذلك شهادات الدكتوراه الفخرية من الجامعات التالية:

في عام ١٩٣٨، تزوج من إيرجا بولمان، وأنجبا ابنتين: سيري آنا (مواليد ١٩٣٩) وجين كيرستن (مواليد ١٩٤٤). وفي عام ١٩٤٦، تزوج من يودوكسيا مولر ، وهي فنانة وفنية التقى بها في شركة بولارويد . استمر هذا الزواج حتى عام ١٩٧٢، وأثمر عن ابنة وابن: كريستال إليزابيث (مواليد ١٩٤٧) وإريك ريتشارد آرثر (مواليد ١٩٥٣). ^{[ ٦ ]}

كانت محاضراته تستغرق في كثير من الأحيان ثلاث أو أربع ساعات. ^{[ 5 ]} وقد حُدِّدت أطول محاضرة معروفة له بوحدة زمنية تُعرف باسم "وودوارد"، وبعدها اعتُبرت محاضراته الأخرى طويلة جدًا، تُقاس بوحدات "مللي وودوارد". ^{[ 22 ]} في العديد من هذه المحاضرات، كان يتجنب استخدام الشرائح ويرسم الهياكل باستخدام طباشير متعدد الألوان. عادةً، لبدء المحاضرة، كان وودوارد يصل ويضع منديلين أبيضين كبيرين على سطح الطاولة. على أحدهما كان يضع أربعة أو خمسة ألوان من الطباشير (قطع جديدة)، مرتبة بدقة حسب اللون، في صف طويل. وعلى المنديل الآخر كان يضع صفًا مثيرًا للإعجاب من السجائر. وكان يستخدم السيجارة السابقة لإشعال السيجارة التالية. غالبًا ما كانت ندواته يوم الخميس في جامعة هارفارد تستمر حتى وقت متأخر من الليل. كان لديه ولع باللون الأزرق، وكانت العديد من بدلاته وسيارته وحتى مكان وقوفه باللون الأزرق. ^{[ 5 ]}

في أحد مختبراته، علّق طلابه صورةً كبيرةً بالأبيض والأسود للمعلم من السقف، مُزيّنةً بربطة عنق زرقاء كبيرة. بقيت الصورة معلقةً هناك لسنوات (أوائل سبعينيات القرن العشرين)، إلى أن احترقت في حريق صغير في المختبر. كان يكره الرياضة، ويكتفي ببضع ساعات من النوم كل ليلة، وكان مدخنًا شرهًا ، ويستمتع بشرب الويسكي الاسكتلندي والمارطيني. ^{[ 1 ] [ 23 ]}