2016年5月31日

懷念有機化學全合成一代宗師─ 伍德沃德教授

作者/吳濰龍(畢業於香港中文大學,曾任麻省理工學院(MIT)傅爾布萊特學人。現獲裘槎基金會資助,於牛津大學擔任博士後研究員。研究領域為化學生物學、有機化學及藥物化學。)

哈佛大學前教授伍德沃德(Robert Burns Woodward,1965年諾貝爾化學獎得主)乃有機合成化學開山鼻祖之一,在他去世後將近40年的今天,其人其事在歐美學術界可謂無人不曉。然而在華語世界裡,卻鮮有教述他事蹟的文章,實為可惜。筆者當年深受伍德沃德為學做人的態度影響,決心鑽研有機化學。今(2016)年適逢伍德沃德99歲冥壽,望藉此拙作回顧其對化學界的貢獻,並願與同道者共勉之。

在伍德沃德眼中,有機合成化學既是科學亦是一門藝術,而其藝術的本質可見於他精湛及極具個人風格的合成手法。有別於一般的化學家,伍德沃德往往能夠在其全合成作品中,以超乎認知的化學反應迅速地建立複雜的分子骨架。其實,他別樹一幟的合成風格早已萌生於童年。

在他11歲那年,伍德沃德無意中在一本化學學術期刊讀到了著名化學反應──狄耳士– 阿德爾反應(Diels-Alder reaction)的原始論文,並對其深感著迷。潛移默化下,他在其後的學術研究生涯中巧妙地大量運用了此反應,並深入而有系統地對其進行理論研究。伍德沃德最為人津津樂道的往事莫過於他在麻省理工的求學經歷。他曾因醉心實驗而無視麻省理工的正規課程,因而被迫退學。戲劇性地,他於一年後再被麻省理工重新錄取,更於兩年內連取學士及博士學位,而他獲頒博士學位時年僅20歲。

伍德沃德是一位高瞻遠矚的科學家,他對現代化學的不同領域都作出了極為重要的貢獻,而其學術生涯早期的代表作無疑是奎寧的全合成。奎寧是一種能治療與預防瘧疾的化合物,理論上可以從金雞納樹的樹皮中被萃取出來。二次世界大戰期間,盟軍在南太平洋的戰線面臨著極大的健康威脅──大量士兵感染了足以致命的瘧疾。此時,狡猾的日軍及納粹德軍為了取得戰爭優勢, 掌控了當時世界上幾乎所有的金雞納樹種植地,致使盟軍無法獲得充足的抗瘧疾藥物奎寧。面對此困境,盟軍唯有寄望科學研究能製造出人工合成的抗瘧疾藥物。

此時,身為哈佛大學教授的伍德沃德及他的博士後研究員多林(William von Eggers Doering)臨危受命,不分晝夜地進行奎寧的全合成研究,並最終在1944年成功發表了由供應無虞的起始物去合成奎寧的化學方法(根據原始文獻,文章被接收的日子為伍德沃德27歲生辰翌日)雖然此合成方法最後並沒有被應用在大規模的藥物生產,但他倆的睿智與堅忍被當時的媒體廣泛地報導並廣為後世傳頌。除此之外,伍德沃德亦成功合成過家傳戶曉但結構複雜的葉綠素、番木鱉鹼(中藥馬錢子的其中一種成分)、可的松(腎上腺皮質激素)、山道年酸(菊
科植物茼蒿分泌的萜類化合物)及秋水仙素(主治痛風的藥物)等天然分子。為了表彰他對有機合成化學的卓越成就, 諾貝爾獎委員會決定把1965年的化學獎授予伍德沃德。不過,他並沒有因得獎而沾沾自喜或怠慢研究工作,反而繼續向更高難度的化學問題作出挑戰。......【更詳細的內容請見科學月刊第558期】

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