ロバート・バーンズ・ウッドワード

1940年代初頭、ウッドワードのキャリアにおける最初の大きな貢献は、天然物の構造解明における紫外分光法の応用を記述した一連の論文であった。ウッドワードは膨大な量の実験データを収集し、後に「ウッドワードの法則」と呼ばれる一連の規則を考案した。この規則は、新しい天然物質だけでなく、合成された非天然分子の構造解明にも適用できた。新しく開発された機器技術を効率的に活用することは、ウッドワードがキャリアを通して体現した特徴であり、それまで用いられていた極めて煩雑で時間のかかる化学的手法による構造解明とは根本的に異なるものであった。

1944年、ウッドワードは博士研究員のウィリアム・フォン・エガース・ドーリングと共に、マラリア治療薬として用いられるアルカロイド、キニーネの合成を報告した。この合成は、日本占領下の東南アジアから入手困難な医薬品化合物を調達する画期的な成果として大々的に宣伝されたが、実際には実用規模で採用するには時間がかかり、煩雑すぎた。それでも、これは化学合成における画期的な出来事であった。この合成におけるウッドワードの特筆すべき洞察は、ドイツの化学者パウル・ラーベが1905年にキニーネの前駆体であるキノトキシンをキニーネに変換していたことに気づいたことだった。したがって、ウッドワードが実際に合成したキノトキシンの合成は、キニーネ合成への道を開くことになる。ウッドワードがこの偉業を成し遂げた当時、有機合成はまだ試行錯誤の連続であり、このような複雑な構造が実際に構築できるとは誰も考えていなかった。ウッドワードは、有機合成を合理的な科学にすることができ、反応性や構造に関する確立された原理によって合成を促進できることを示した。この合成は、彼が後に手掛けることになる、極めて複雑かつ洗練された一連の合成の最初のものであった。

1930年代には、イギリスの化学者クリストファー・インゴールドやロバート・ロビンソンらが有機反応のメカニズムを研究し、有機分子の反応性を予測できる経験則を考案した。ウッドワードはおそらく、これらの考え方を合成における予測枠組みとして用いた最初の合成有機化学者であった。ウッドワードの手法は、その後数百人もの合成化学者が医学的に重要で構造的に複雑な天然物を合成する際のインスピレーションとなった。

1940年代後半、ウッドワードはキニーネ、コレステロール、コルチゾン、ストリキニーネ、リゼルグ酸、レセルピン、クロロフィル、セファロスポリン、コルヒチンなど多くの複雑な天然物を合成した。^{[ 8 ]}これらの合成により、ウッドワードは合成の新しい時代を切り開いた。この時代は「ウッドワード時代」と呼ばれることもあり、彼は物理有機化学の原理を注意深く適用し、綿密な計画を立てることで天然物を合成できることを示した。

ウッドワードの合成の多くは同僚から「驚異的」と評され、彼が合成を行う前は、実験室でこれらの物質を合成することは不可能だと考えられていた。ウッドワードの合成には芸術的な要素もあると評され、それ以来、合成化学者は合成において実用性だけでなく優雅さも常に追求してきた。彼の研究には、当時新しく開発された赤外分光法、そして後に核磁気共鳴分光法の徹底的な活用も含まれていた。ウッドワードの合成のもう一つの重要な特徴は、立体化学、すなわち三次元空間における分子の特定の配置への配慮であった。医薬品として重要な天然物のほとんどは、特定の立体化学を持つ場合にのみ、例えば薬として効果を発揮する。このため、明確な立体化学を持つ化合物を生成する「立体選択的合成」への需要が生じる。今日では、典型的な合成経路にはこのような手順が日常的に含まれていたが、ウッドワードは徹底的かつ合理的な計画によって立体選択的な反応を行うことができることを示した先駆者であった。彼の合成の多くは、分子に剛性の構造要素を導入することで、分子を特定の構造に強制的に固定するという手法を用いており、これは今日では標準的な手法となっている。この点において、特にレセルピンとストリキニーネの合成は画期的な業績であった。

第二次世界大戦中、ウッドワードはペニシリン計画に関して戦時生産委員会の顧問を務めた。ペニシリンのβ-ラクタム構造を提唱した人物としてしばしば称賛されるが、実際にはメルク社の化学者とオックスフォード大学のエドワード・エイブラハムが最初に提唱し、その後他のグループ（例えばシェル社）も研究を行った。ウッドワードは当初、ピオリアのペニシリン研究グループが提唱した誤った三環式（チアゾリジン環が融合し、アミノ基が架橋したオキサジノン）構造を支持していた。その後、彼はβ-ラクタム構造を承認したが、これは当時同世代を代表する有機化学者であったロバート・ロビンソンが提唱したチアゾリジン-オキサゾロン構造に反対する立場であった。最終的に、β-ラクタム構造が正しいことは、1945年にドロシー・ホジキンがX線結晶構造解析を用いて証明した。

ウッドワードはまた、赤外分光法と化学分解の手法を応用して、複雑な分子の構造を決定した。これらの構造決定の中でも特に注目すべきは、サントン酸、ストリキニーネ、マグナマイシン、テラマイシンである。ウッドワードは、これらの事例すべてにおいて、合理的な事実と化学原理を化学的直感と組み合わせることで、いかにして目的を達成できるかを改めて示した。

1950年代初頭、ウッドワードは当時ハーバード大学に在籍していたイギリスの化学者ジェフリー・ウィルキンソンと共に、有機分子と鉄が結合した化合物であるフェロセンの新しい構造を提唱した。 ^{[ 9 ]}これは、産業的に非常に重要な分野へと発展した遷移金属有機金属化学の分野の始まりとなった。 ^{[ 10 ]}ウィルキンソンはこの業績により、1973年にエルンスト・オットー・フィッシャーと共にノーベル賞を受賞した。^{[ 11 ]}一部の歴史家は、ウッドワードもウィルキンソンと共にこの賞を分かち合うべきだったと考えている。驚くべきことに、ウッドワード自身もそう考えており、ノーベル委員会に送った手紙の中でその考えを表明している。^{[ 12 ]}

ウッドワードは、複雑な有機分子の合成で1965年にノーベル賞を受賞した。彼は1946年から1965年まで合計111回ノミネートされていた。^{[ 13 ]}ノーベル賞受賞講演で、彼は抗生物質セファロスポリンの全合成について説明し、ノーベル賞授賞式の頃に完成するように合成スケジュールを前倒ししたと主張した。

1960年代初頭、ウッドワードは当時合成された中で最も複雑な天然物であるビタミンB12_の研究に着手した。チューリッヒの同僚アルベルト・エッシェンモーザーとの卓越した共同研究のもと、約100名の学生とポスドク研究員からなるチームが長年にわたりこの分子の合成に取り組んだ。この研究は1973年にようやく発表され、有機化学史における画期的な業績となった。合成には100近い工程が含まれ、ウッドワードの研究の特徴であった厳密な計画と分析が不可欠であった。この研究は、十分な時間と計画があれば、どんな複雑な物質でも合成可能であることを有機化学者たちに確信させた（ウッドワードのポスドク研究員の一人である岸義人氏の研究グループによって合成されたパリトキシンも参照）。2019年現在、ビタミンB12の全合成に関する_他の研究は発表されていない。

同年、ウッドワードはB ₁₂合成中に観察したことを基に、ロアルド・ホフマンと共に有機反応生成物の立体化学を解明するための規則（現在ではウッドワード・ホフマン規則と呼ばれている）を考案した。^{[ 14 ]}ウッドワードは合成有機化学者としての経験に基づいて、分子軌道の対称性に基づいて自身の考えを定式化し、ホフマンにこれらの考えを検証するための理論計算を行うよう依頼した。計算はホフマンの拡張ヒュッケル法を用いて行われた。この規則の予測は「ウッドワード・ホフマン規則」と呼ばれ、多くの実験によって検証された。ホフマンはこの研究で1981年のノーベル賞を、異なるアプローチで同様の研究を行った日本人化学者の福井健一と共同受賞した。ウッドワードは1979年に亡くなっており、ノーベル賞は死後に授与されない。

ハーバード大学在学中、ウッドワードは1963年にスイスのバーゼルに拠点を置くウッドワード研究所の所長に就任した。 ^{[ 15 ]}また、 1966年から1971年まで母校であるMITとイスラエルのワイツマン科学研究所の理事も務めた。

ウッドワードはマサチューセッツ州ケンブリッジで睡眠中に心臓発作で亡くなった。 ^{[ 3 ] [ 1 ]}当時、彼は抗生物質エリスロマイシンの合成に取り組んでいた。彼の教え子の一人は彼についてこう語っている。^{[ 3 ]}

私はRBウッドワード氏に多大な恩義を感じています。彼は、結果が明確に見えなくても、知性と努力があれば必ず解決できるという確信を持って、難題に取り組むことができることを示してくれました。彼は、現代有機化学の美しさ、そしてこの分野における綿密な推論の重要性を教えてくれました。また、専門分野にこだわる必要はないことも示してくれました。ウッドワード氏は、合成戦略、難解な構造の解明、新しい化学の発明、そして理論的な側面にも多大な貢献をしました。彼は自らの行動を通して、科学に完全に没頭することから得られる満足感を学生たちに教えてくれました。この傑出した化学者との交流は、私にとってかけがえのない宝物です。

ウッドワードは生涯にわたり、約200の論文を執筆または共著し、そのうち85は完全な論文であり、残りは予備報告、講演録、レビューなどであった。彼の研究活動のペースは、実験の詳細をすべて発表する能力をすぐに上回り、彼が参加した研究の多くは、彼の死後数年経ってから発表された。ウッドワードは200人以上の博士課程学生とポスドク研究員を指導し、その多くは後に輝かしいキャリアを築いた。

彼の最も有名な教え子には、ロバート・M・ウィリアムズ（コロラド州立大学）、ハリー・ワッサーマン（イェール大学）、岸義人（ハーバード大学）、スチュアート・シュライバー（ハーバード大学）、ウィリアム・R・ラウシュ（スクリップス海洋研究所フロリダ校） 、スティーブン・A・ベナー（フロリダ大学）、ジェームズ・D・ウェスト（モントリオール大学）、クリストファー・S・フット（UCLA）、ケンドール・ホーク（UCLA）、ポルフィリン化学者のケビン・M・スミス（ルイジアナ州立大学）、トーマス・R・ホイエ（ミネソタ大学）、ロナルド・ブレスロー（コロンビア大学）、デビッド・ドルフィン（ブリティッシュコロンビア大学）などがいる。

ウッドワードは化学に関する百科事典的な知識と、細部まで記憶する能力を持っていた。^{[ 16 ]}おそらく、彼を同僚たちと最も際立たせていたのは、化学文献から様々な知識の糸をつなぎ合わせ、それを効果的に応用して化学の問題を解決する並外れた能力だった。^{[ 16 ]}

ウッドワードはまた、20以上の名誉学位を授与されており、^{[ 3 ]}以下の大学から名誉博士号を授与されている。

1938年、彼はイルヤ・プルマンと結婚し、シーリ・アンナ（1939年生まれ）とジーン・キルステン（1944年生まれ）という2人の娘をもうけた。1946年、彼はポラロイド社で出会った芸術家兼技術者のユードクシア・ミュラーと結婚した。この結婚は1972年まで続き、クリスタル・エリザベス（1947年生まれ）とエリック・リチャード・アーサー（1953年生まれ）という娘と息子が生まれた。^{[ 6 ]}

彼の講義はしばしば3時間か4時間続いた。^{[ 5 ]}彼の最も長い講義は「ウッドワード」と呼ばれる時間の単位を定義し、それ以降の講義は「ミリウッドワード」の長さであるとみなされた。^{[ 22 ]}これらの講義の多くで、彼はスライドの使用を避け、多色のチョークを使って構造を描いた。通常、講義を始めるために、ウッドワードは到着すると、カウンターの上に2枚の大きな白いハンカチを広げた。1枚には、4色か5色のチョーク（新しいもの）が、色ごとにきちんと並べられ、長い列になっていた。もう1枚のハンカチには、同様に印象的なタバコの列が置かれていた。前のタバコは、次のタバコに火をつけるために使われた。ハーバードでの彼の木曜日のセミナーは、しばしば夜遅くまで続いた。彼は青色に執着しており、彼のスーツ、車、さらには駐車スペースまでもが青色だった。^{[ 5 ]}

彼の研究室の一つでは、学生たちが師の大きな白黒写真を天井から吊り下げ、大きな青い「ネクタイ」を付け加えた。それは数年間（1970年代初頭）そこに吊るされていたが、小さな研究室の火事で焦げてしまった。彼は運動を嫌い、毎晩数時間しか眠れず、ヘビースモーカーで、スコッチウイスキーとマティーニを好んだ。^{[ 1 ] [ 23 ]}