介绍两位在有机合成方面卓有成就的科学家。
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伍德沃德是少有的在有机合成化学实验和理论方面取得划时代成就的有机化学家。他以极其精湛的技术合成了胆固醇、皮质酮、马钱子碱、利血平、叶绿素等多种复杂的有机化合物。据不完全统计,他已经合成了超过24种极难合成的复杂有机化合物,因此被称为“现代有机合成之父”。
伍德沃德还发现了金霉素、土霉素、河豚毒素等复杂有机化合物的结构和功能,探索了核酸与蛋白质的合成,发现了伍德沃德有机反应和以他命名的伍德沃德有机试剂。在有机化学合成、结构分析、理论解释等多个领域有着独到的见解和杰出的贡献。他还独立提出了二茂铁的三明治结构,与英国化学家G . Wilkinscn和E.O.Fischer的研究结果完全一致。
从65438年到0965年,伍德沃德因为在有机合成方面的杰出贡献获得了诺贝尔化学奖。获奖后,他并没有因为成功而停止工作。它正朝着更加艰巨和复杂的化学合成方向发展。“他组织了来自14个国家的110名化学家进行攻关,探索维生素B12的合成问题。在他之前,这种极其重要的药物只能从动物内脏中人工提取,因此极其昂贵,而且供不应求。
维生素B12的结构极其复杂。伍德沃德发现它有181个原子,在太空中呈魔毯状分布,性质极其脆弱。在强酸、强碱和高温的作用下会分解,给人工合成造成很大困难。伍德沃德设计了拼接合成方案,即先合成维生素B12的各个部分,然后将它们对接。这种方法后来成为合成所有有机大分子的常用方法。
在合成维生素B12的过程中,不仅存在创造新的合成工艺的问题,还存在传统化学理论无法解释的有机理论问题。为此,伍德沃德参考了日本化学家福井健一提出的“前线轨道理论”,与他的学生和助手霍夫曼一起提出了分子轨道对称性守恒,用对称性简单直观地解释了许多有机化学过程,如电环反应、环加成反应、σ键迁移等。该原理指出,当反应物分子的外轨道对称性一致时,反应容易进行,称为“对称性允许”。当反应物分子的外轨道对称性不一致时,反应不易进行,称为“对称禁止”。随着分子轨道理论的建立,霍夫曼和福井健一共同获得了1981诺贝尔化学奖。因为当时伍德沃德已经去世两年了,诺贝尔奖并没有颁给去世的科学家,所以学术界认为如果伍德沃德还活着,他会是获奖者之一,然后他会成为为数不多的两次获得诺贝尔奖的科学家。
伍德沃德合成维生素B12时,做了近千次复杂的有机合成实验,历时11年,终于在去世前几年实现,完成了维生素B12的复杂合成。参与合成维生素B12的化学家不仅有霍夫曼,还有瑞士著名化学家A.Escheni11oser。
2.科里(亦作Cory)(m.)
20世纪60年代,科里创造了独特的有机合成方法——逆合成分析法,为有机合成理论的实现增加了新的内容。与化学家早期的做法不同,逆合成分析方法是从小分子入手,反复尝试它们能形成什么样的分子——目标分子的结构,分析哪些化学键可以断裂,从而将复杂的大分子断裂成更小的部分,这些部分通常是可获得的或容易获得的。以这些简单物质为原料,合成复杂的有机化合物是非常容易的。他的研究成功地使塑料、人造纤维、颜料、染料、杀虫剂和药物的合成变得容易,化学合成步骤可以由计算机设计和控制。?他还利用逆合成分析在试管中合成了100种重要的天然物质。在此之前,人们认为天然物质是不能人工合成的。科里教授还合成了影响人体内凝血和免疫系统功能的生理活性物质。研究成果延长了人们的寿命,享受了更高层次的生活。
他的合成工作主要涉及(1)大环结构(2)杂环结构(3)倍半萜(4)多环异戊二烯化合物(5)前列腺化合物(6)白三烯。