Robert Burns Woodward

Giáo sư hoá học Robert Burns Woodward, năm 1965

Robert Burns Woodward (1917-1979) là một nhà hoá học người Mỹ.

Tiểu sử

Robert Burns Woodward sinh ngày 10 tháng 4 năm 1917 tại Boston, Mỹ, là con duy nhất trong gia đình người Mỹ, bố gốc Anh và mẹ gốc Scotland. Ông mồ côi cha khi chưa đầy 2 tuổi.

Robert có hứng thú với hóa học từ rất sớm, khi còn học phổ thông tại trường Quincy, ngoại ô Boston. Khi học phổ thông trung học, Robert đã tự mình làm tất cả những thí nghiệm của hóa học hữu cơ thuộc chương trình đại học. Năm 16 tuổi, với kết quả học tập xuất sắc, Robert được tuyển thẳng vào Học viện Kỹ thuật Massachusetts (MIT). Mặc dù ham thích toán, văn và kiến trúc nhưng cậu dành hầu hết thời gian cho hóa học. Robert đã không phụ lòng của các thầy, năm 19 tuổi, cậu học trò này đã có bằng cử nhân khoa học và ngay năm sau (1937), anh sinh viên đã bảo vệ thành công luận án tiến sỹ khi vừa tròn 20 tuổi.

Sau đó, Woodward về giảng dạy và nghiên cứu tại Đại học Harvard và làm việc tại đó cho đến cuối đời. Với những hoạt động nổi bật của mình, ông thăng tiến rất nhanh từ một giảng viên thường thành trợ giảng, PGS rồi GS. Những giải thưởng và những danh hiệu ông được trao tặng khó mà thống kê hết. Năm 1953, ông được bầu làm Viện sỹ Viện Hàn lâm Khoa học Mỹ. Năm 1963, ông đuợc bổ nhiệm thành Viện trưởng Viện Nghiên cứu Hóa học tại Basel, Thụy sỹ.

Woodward lập gia đình và có 4 người con. Ông qua đời ngày 8 tháng 7 năm 1979 do nhồi máu cơ tim khi đang ngủ.

Đóng góp

Là một nhà khoa học có kiến thức rất rộng, Woodward quan tâm đến hầu hết các chuyên ngành hóa học. Ông đề xuất các phương pháp vật lý để xác định cấu trúc các hợp chất hữu cơ, tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học, vạch ra và thực hiện những phương pháp rất chính xác bao gồm nhiều giai đoạn và “đẹp” để tổng hợp những hợp chất hết sức phức tạp, xác định mối liên quan giữa cấu trúc và tác dụng trị liệu của các dược phẩm… nhưng ông đặc biệt thành công trong nghiên cứu các hợp chất thiên nhiên. Những quy trình tổng hợp do Woodward phát minh đã được áp dụng trong công nghiệp để sản xuất các dược phẩm và các hợp chất sinh học có ích khác.

Woodward có một đội ngũ cộng tác viên lên tới 250 nhà khoa học vô cùng xuất sắc tại Cambridge, Basel và ở những nơi ông từng là người lãnh đạo mà ngay cả những cơ quan khoa học khác trên thế giới. Trong cuộc đời mình, Robert Woodward đã công bố trên 200 công trình, bao gồm những bài báo quan trọng, những bài giảng và giáo trình đại học. Ông vừa là nhà nghiên cứu kiệt xuất, vừa là nhà sư phạm tài năng, nổi tiếng với những bài giảng đầy ấn tượng tại các trường đại học lớn ở nước Mỹ và trên toàn thế giới. Bản thân ông đã đào tạo hơn 200 tiến sỹ, hiện là những nhà hóa học hữu cơ xuất sắc thuộc nhiều quốc tịch khác nhau.

Năm 1965, Robert Burns Woodward được trao giải giải Nobel về “Đóng góp xuất sắc trong kỹ thuật tổng hợp hữu cơ”. Sau khi được giải Nobel, Woodward vẫn có những thành công vang dội, trong đó quan trọng hơn cả là cùng với các nhà hóa học Thụy Sỹ, tổng hợp vitamin B12 (cyanocobalamin) mà độ phức tạp còn cao hơn rất nhiều vào năm 1971. Từ quá trình tổng hợp đầy khó khăn này, Woodward cùng với Roald Hoffmann đã đề ra một lý thuyết mới có tên là “Quy tắc bảo toàn tính đối xứng của orbital”, mang tính hướng dẫn cho những tổng hợp hữu cơ nói chung, dự đoán được những phản ứng có thể và không thể xảy ra. Với quy tắc này, Roald Hoffmann đã được trao giải Nobel Hóa học vào năm 1981, sau khi Woodward đã qua đời mà theo các nhà hóa học nếu còn sống, ông sẽ nhận giải Nobel lần thứ hai cùng với Hoffmann.

Woodward là Viện sỹ Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ, Viện Hàn lâm Khoa học và Nghệ thuật Mỹ, Hội Hoàng gia (tức Viện Hàn lâm Khoa học) Anh, Viện Hàn lâm Hoàng gia Ailen, Viện sỹ danh dự Viện Hàn lâm Khoa học Áo, Hội Hóa học Bỉ, Viện Hàn lâm Khoa học Ấn Độ, Hội Hóa học Thụy Sỹ, Viện Hàn lâm Khoa học Đức; thành viên danh dự của hội Hóa học Đức, Viện Khoa học Weizmann, Hội Dược học Nhật Bản và nhiều tổ chức khoa học các nước khác. Sau khi ông mất, một Viện nghiên cứu của Thụy Sỹ tại Basel được mang tên Woodward để vinh danh ông. Hội Hóa học Mỹ cũng đặt giải Woodward để tặng thưởng cho những thành công xuất sắc trong tổng hợp hữu cơ.

Công trình được giải Nobel

Năm 1965, Robert Burns Woodward, GS. Trường Đại học Tổng hợp Havard, Mỹ, được trao giải Nobel Hóa học về “Đóng góp xuất sắc trong kỹ thuật tổng hợp hữu cơ”. Trong rất nhiều đóng góp của Woodward vào kho tàng kiến thức hóa học, lĩnh vực tổng hợp hữu cơ là đáng kể hơn cả.

Tuy giải Nobel dành cho Woodward là về tổng hợp hữu cơ, nhưng thực tế, từ năm 1942, công lao của ông đã dành cho việc xác định cấu trúc của các chất hữu cơ. Nhận thấy các phương pháp vật lý là công cụ hữu hiệu để xác định cấu trúc các chất sẽ đơn giản hơn nhiều là thông qua các phản ứng hóa học. Vì vậy, ông đã dùng quang phổ tử ngoại để xác định cấu trúc và đưa ra “các quy tắc Woodward”, trên cơ sở đó ông đã xác định cấu trúc của penicillin (1945), strychnine (1947), tetramycin, aureomycin (1952) và nhiều hợp chất thiên nhiên rất phức tạp khác nữa.

Công trình nghiên cứu quan trọng đầu tiên của ông cùng với William Doering là tổng hợp hoàn toàn quinine - một alkaloid có hoạt tính chống ký sinh trùng sốt rét từ những đơn chất (1944). Vào đầu những năm 1950, ông bắt đầu tổng hợp các steroid như cholesterol, cortisone (1951) và lanosterol (1954). Trong cùng năm này, ông tổng hợp được alkaloid strychnine và acid lysergic, cơ sở của chất gây ảo giác điển hình LSD. Năm 1956, ông tổng hợp reserpine - thành viên đầu tiên của nhóm thuốc an thần đồng thời là thuốc chữa cao huyết áp. Bốn năm sau, ông điều chế được chlorophyll - chất diệp lục trong thế giới thực vật, hạt nhân của quá trình quang hóa, làm nên màu xanh của Trái Đất - có cấu trúc khá phức tạp.

Chất kháng sinh là những chất hồi đó đang được rất chú ý và chỉ có thể chiết tách từ thiên nhiên. Cùng với các cộng tác viên, năm 1962, Woodward tổng hợp tretracycline và năm 1965, ông tổng hợp sporin C. Vào thời gian đó, thành công của ông được cả thế giới khâm phục ví chúng là thách thức của thế kỷ, vượt lên những khả năng của những nhà hóa học đương thời.

Có thể nói mỗi thành công của Woodward đều là một cột mốc, cột sau cao hơn cột trước trên con đường chinh phục thiên nhiên. Những công trình của Woodward giống như những mắt xích của một quá trình. Ông xác định cấu trúc của các chất, trong một số trường hợp, đính chính lại những công thức “sai lầm” mà các nhà hóa học lớn trước ông đã công bố, rồi sau đó, để khẳng định lại tính chính xác của công thức do mình đề xuất. Ông tìm cách tổng hợp chính các chất mà ông đã “vẽ” trên giấy bằng con đường ngắn nhất và thường cũng cho hiệu suất cao nhất. Đa số các chất Woodward tổng hợp đều là những chất phức tạp của hóa học hữu cơ. Những giai đoạn của quá trình tổng hợp, đôi khi phải trải qua hàng chục buớc là sự lựa chọn rất thông minh, có tính toán đến các hiệu ứng án ngữ không gian để tránh những khả năng xảy ra phản ứng phụ làm giảm hiệu suất.

Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Quốc Tín, Các nhà Hoá học được giải Nobel, Nxb. Giáo dục 2012.
2. P.T. Cleve, Les Prix Nobel en 1901, Nxb. Royale, Stockholm 1904.
3. Blout, Elkan, "Robert Burns Woodward 1917-1979: A Biographical Memoir", Nxb. The National Academy Press 2017.