现代有机合成之父伍德沃德的成就贡献：维生素B12的合成

伍德沃德是20世纪在有机合成化学实验和理论上取得划时代成果的美国有机化学家。 他年轻时候看到了用于治疗疟疾的生物碱奎宁（金鸡纳碱），就对奎宁的制备产生了兴趣，下定决心要合成出奎宁。 据说他曾经自行尝试设计合成路线，并由此迷恋上有机化学。

1944年，年仅27岁的伍德沃德就和他的同事首次成功合成了奎宁，令化学界权威人士刮目相看。 这一成果也受到了一般民众和媒体的普遍赞誉。 美国的《时代》和《新闻周刊》等重要媒体都对此作了报道。 因为当时正值二战时期，大家以为此项突破可以解决东南亚国家被日军占领而造成的奎宁药材短缺问题，但当时的合成工艺无法做到大量工业化生产。 不过，这依然是近代有机合成领域里的一大里程碑式的成果，因为当时普遍认为如此复杂的分子难以被人工合成出来。

其实，这一合成只是伍德沃德一生完成的无数极端复杂而精妙的合成里的第一个。 之后，他以正确的理论指导、缜密的设计、极其精巧的合成技术以及杰出的组织才能，合成了一系列愈来愈复杂的有机化合物，如常绿钩吻碱、棒曲霉素、胆固醇、可的松、马钱子碱、麦角酸、羊毛醇、利血平、玫瑰树碱、叶绿素、四环素、秋水仙素和头孢霉素C等有机化合物。

从1944年首次合成奎宁算起，一直到他去世后第三年（1981年）才发表的红霉素的人工合成，伍德沃德在他的学生和合作者的参与下，共合成了约20种极难合成的复杂有机化合物，测定了11种复杂化合物的结构与功能。 因此他被誉为“现代有机合成之父”。 1965年，伍德沃德因在合成复杂有机分子方面的杰出贡献而荣获诺贝尔化学奖。

获奖后，他继续挑战更复杂的化学合成。 他组织了14个国家的110位化学家，协同攻关，探索维生素B 12 的人工合成问题。 他们共做了近千个复杂的有机合成实验，经过11年的努力，终于在1973年完成了维生素B 12 的全合成。

维生素B 12 是一种含钴的有机化合物，结构极为复杂，1955年其结构才被确定。 维生素B 12 分子中有181个原子，其中有9个手性分子，可能的异构体达512个，在空间呈魔毡状分布。 自然界的维生素B 12 都是微生物合成的。 维生素B 12 的性质极为脆弱，受强酸、强碱、高温的作用都会分解，这就给人工合成带来极大的困难。 伍德沃德设计了一个拼接式的合成方案，即先合成维生素B 12 的各个局部，然后把它们拼接起来。

人们公认维生素B 12 的合成是有机合成领域的经典之作，标志着有机合成中反应选择性这一核心问题的研究取得了突破性进展。 伍德沃德的方法后来成了合成有机大分子普遍采用的方法。 在伍德沃德工作的1940年代到1970年代，不对称合成还没有兴起，因此构建一个手性中心是很困难的。 伍德沃德凭借构建刚性骨架，迫使分子采取一定的构型，以此来构建手性中心。

合成维生素B 12 不仅需要合成技术的创新，还有一个突破传统化学理论的问题。 为此，1965年，伍德沃德与他的学生兼助手罗阿尔德·霍夫曼，提出了分子轨道对称守恒原理，可用于直观地解释电环合反应、环加成反应等很多有机化学过程。 分子轨道对称守恒原理的创立，使霍夫曼和日本化学家福井谦一（提出前线轨道理论）获得了1981年诺贝尔化学奖。 可惜此时伍德沃德已去世2年，否则他很可能成为第二个两次获得诺贝尔化学奖的科学家。