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CHEMIENOBELPREIS 1965: ROBERT BURNS WOODWARD

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Chemienobelpreis 1965: Robert Burns Woodward
 
Der amerikanische Chemiker erhielt den Nobelpreis für Chemie für seine Arbeiten auf dem Gebiet der Naturstoffsynthesen.
 
 Biografie
 
Robert Burns Woodward, * Boston (Mass.) 10. 4. 1917, ✝ Cambridge (Massachussetts) 8. 7. 1979; 1937 als 20-jähriger Promotion in Chemie am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, anschließend Wechsel an die Harvard University, dort ab 1950 Professor für Chemie; gilt als der größte organische Chemiker des 20. Jahrhunderts.
 
 Würdigung der preisgekrönten Leistung
 
Robert Burns Woodwards Synthesen von hochkomplizierten organisch-chemischen Verbindungen sind von ausgesprochenem intellektuellem Reiz, wenn sich zugegebenermaßen deren Eleganz dem mit chemischen Kenntnissen versehenen Beobachter in stärkerem Maße erschließt. Woodwards weitsichtig angelegte, theoretisch fundierte Arbeiten gelten bis heute methodisch als beispielhaft, zumal an den behandelten Problemstellungen zuvor viele Chemiker scheiterten. Woodward hat, nicht zuletzt auch durch seine theoretischen Arbeiten zur so genannten Molekül-Orbital-Theorie zusammen mit Roald Hoffmann (Nobelpreis 1981), Generationen von Chemikern in ihrem Denken beeinflusst.Zu den von ihm synthetisierten Naturstoffen zählen Chinin, Antibiotika der Tetracyclinreihe und das Erythromycin, das in der Psychiatrie als Beruhigungsmittel verwendete Reserpin, Cholesterin, Chlorophyll, Vitamin B12 sowie die Gifte Strychnin, das Colchicin der Herbstzeitlosen und das Tetrodotoxin des japanischen Pufferfisches. Das den Hormonen der Nebennierenrinde, den Corticoiden (lateinisch cortex = die Rinde) nachempfundene, inzwischen nicht unumstrittene Cortison findet sich als Bestandteil von Arzneimitteln zur Therapie von Arthritis, Rheuma, Asthma, Allergien, Hautkrankheiten und Entzündungen wieder. Mit der aufmerksamen Lektüre eines Beipackzettels zum verordneten Medikament kann man sich also den Arbeiten Woodwards manchmal nähern, selbst wenn die Inhaltsstoffe auf anderem, biochemischem Wege hergestellt wurden.
 
 Strukturaufklärung komplizierter Verbindungen
 
Die Leistungen und Erfolge Woodwards und die Bewunderung seiner Fachkollegen werden verständlich, wenn man sich die Möglichkeiten der Charakterisierung chemischer Verbindungen, der Strukturaufklärung und der Synthese eines reinen Produkts vergegenwärtigt. Die chemischen Eigenschaften einer Verbindung wurden bis weit ins 20. Jahrhundert hinein mithilfe von Nachweisreagentien ermittelt. Diese zeigen zum Beispiel durch eine Farbänderung oder eine typische Geruchsentwicklung eine bestimmte funktionelle Gruppe im Molekül an. Diese funktionelle Gruppe steht für spezifische chemische Eigenschaften des Moleküls. Größere Moleküle können mehrere funktionelle Gruppen enthalten. Die Struktur der untersuchten chemischen Verbindung konnte lange Jahre nur dadurch ermittelt werden, dass die Verbindung in immer kleinere Teilstücke zerlegtwurde, bis eine bereits bekannte und charakterisierte Verbindung auftrat. Aus diesen Teilstücken versuchte man wiederum durch Synthese die größeren, noch unbekannten Verbindungen, in einem ersten Schritt deren Abbauprodukte zu ermitteln, um schließlich so einen Vorschlag zum Aufbau der ursprünglichen Verbindung zu entwerfen. Als endgültiger Beweis für die ermittelte Struktur galt die von einfachen, »wohlfeilen« chemischen Verbindungen ausgehende, nachvollziehbare chemische Totalsynthese, deren Endprodukt mit der analysierten Substanz dann in wesentlichen Parametern übereinstimmte, so im Aggregatzustand des reinen Zustands (fest, flüssig oder gasförmig), Schmelzpunkt, Siedepunkt, Festpunkt, Drehungswinkel polarisierten Lichtes, Brechungsindex in bestimmten Lösungsmitteln, Molgewicht, Molvolumen, Dampfdruck und anderen, jeweils unter festgelegten äußeren Umständen hinsichtlich Temperatur, Druck und Volumen. Verbunden mit der Entwicklung der verschiedenen Methoden der Chromatographie, der Spektroskopie, der Spektrometrie und der Röntgenographie erweiterten und verfeinerten sich die Nachweismöglichkeiten beträchtlich. Die Mitte des 20. Jahrhunderts verfügbaren Methoden erlaubten es, bedingt durch die schnelle Aufklärung der Konstitution der Zwischenprodukte mehrstufiger Synthesen in sozusagen zerstörungsfreier Werkstoffprüfung, auch die Strukturaufklärung und die Synthese komplizierter Verbindungen anzugehen. Es sei an dieser Stelle darauf verwiesen, dass die gegenüber diesem Zeitraum gegenwärtig verfügbaren Methoden neue Möglichkeiten in ähnlicher Dimension eröffnen. Ungeachtet aller Methoden der Strukturaufklärung gilt die Totalsynthese immer noch als ein schlagender Beweis und mit zunehmender Komplexität als chemische Meisterleistung.
 
Die von Woodward synthetisierten Stoffe waren zum Teil schon länger bekannt und teilweise in ihrer chemischen Struktur aufgeklärt, jedoch noch nicht mit rein chemischen Methoden einer Totalsynthese aus einfachen Grundbausteinen zugänglich. So isolierten die französischen Chemiker Pierre Joseph Pelletier und sein Schüler Joseph Bienaimé Caventou in der Zeit um 1820 aus verschiedenen Pflanzen und Pflanzenteilen Strychnin, Chinin, Coffein und Colchicin, außerdem prägten sie den Begriff Chlorophyll. Bei Chlorophyll bewies Woodwards Totalsynthese die 1940 aufgestellte Strukturformel.
 
»Bezogen auf die Molekülgröße ist es die komplizierteste bekannte Verbindung«, so das Urteil eines Kollegen Woodwards über das Strychnin. Strychnin, dessen chemisches Skelett aus 24 Atomen besteht, weist sieben Ringe und sechs Asymmetriezentren auf. An einem asymmetrischen Zentrum existieren verschiedene Möglichkeiten, wie sich Atome — auf die räumliche Struktur des Gesamtmoleküls bezogen — im Raum ausrichten können. Aus der Zahl der asymmetrischen Zentren lässt sich somit berechnen, in wie vielen verschiedenen Formen — Konfigurationen — eine chemische Verbindung vorliegen kann, obwohl die Abfolge ihrer einzelnen Atome im Molekül — bezogen auf das chemische Skelett — gleich ist. Sechs Asymmetriezentren ergeben unter diesen Voraussetzungen theoretisch 64 verschiedene mögliche Strukturen, die biochemisch auch voneinander verschieden wirken können. Durch das Vorhandensein von Asymmetriezentren sind zudem Verluste in der Ausbeute programmiert, weil chemische Reaktionen in der Regel Gleichgewichtsreaktionen sind, die nicht mit dem theoretisch möglichen Umsatz verlaufen.
 
 Auch nach der Preisverleihung große Leistungen
 
Konnten sich junge Chemiker in ihrem eigenen Schaffen an den Arbeiten Woodwards bereits zum Zeitpunkt der Verleihung des Nobelpreises orientieren, so lagen zwei der bemerkenswertesten Leistungen — in beiden Fällen handelte es sich um Teamwork — noch in der Zukunft: die Totalsynthese des Vitamins B12 und die in enger Anlehnung daran entstandene theoretische Arbeit über die so genannte »Erhaltung der Molekülorbitalsymmetrie«. In jenen Zeiten, in denen Chemie noch als eine okkulte Wissenschaft galt, wäre Robert Burns Woodward wohl Magier gewesen. Die so reiche wissenschaftliche Ernte nach der Zuerkennung des Nobelpreises hätte selbst eine abermalige, auch partielle Preisverleihung gerechtfertigt.
 
N. Fuchsloch


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