诺贝尔奖得主伍德沃德揭秘：维生素B12的分子奥秘

诺贝尔奖得主伍德沃德揭秘：维生素B12的分子奥秘

引用

网易

等

7

来源

1.

https://open.163.com/movie/2022/11/E/G/CHKIVGCGG_ZHKJ15FEG.html

2.

https://zhuanlan.zhihu.com/p/59649978

3.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BB%B4%E7%94%9F%E7%B4%A0B12%E5%85%A8%E5%90%88%E6%88%90

4.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BB%B4%E7%94%9F%E7%B4%A0B12

5.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BD%97%E4%BC%AF%E7%89%B9%C2%B7%E4%BC%AF%E6%81%A9%E6%96%AF%C2%B7%E4%BC%8D%E5%BE%B7%E6%B2%83%E5%BE%B7

6.

http://nmrbio.com/news/%E5%85%A8%E5%90%88%E6%88%90%E7%9A%84%E5%A1%94%E5%B0%96%E4%BC%8D%E5%BE%B7%E6%B2%83%E5%BE%B7%E8%AE%B2%E8%BF%B0%E7%BB%B4%E7%94%9F%E7%B4%A0b12%E5%85%A8%E5%90%88%E6%88%90.html

7.

https://cop.sztu.edu.cn/info/1097/1339.htm

1973年，美国化学家罗伯特·伯恩斯·伍德沃德（Robert Burns Woodward）成功完成了对复杂生物分子维生素B12的全合成，这一成就不仅揭示了维生素B12复杂的分子结构，还为有机合成领域带来了重大突破。

伍德沃德的传奇人生

伍德沃德1917年出生于美国波士顿，从小就对化学表现出浓厚的兴趣。他在麻省理工学院获得学士和博士学位后，进入哈佛大学工作，直到1979年去世。他的研究生涯充满了传奇色彩，1965年因在有机合成领域的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖。

维生素B12的神秘结构

维生素B12是一种含钴的复杂有机化合物，其分子结构堪称自然界中最复杂的之一。它的核心是一个与钴离子配位的咕啉环结构，周围连接着多个配基。咕啉环的边缘通过C1和C2间隔基与甲基和酰胺基相连，第七个酰胺基则是一条包含异丙醇基、磷酸基、核糖基和二甲基苯并咪唑基的长链。整个分子中共有九个手性碳原子，这给合成工作带来了巨大的挑战。

突破性的全合成工作

伍德沃德的合成路线堪称化学史上的杰作。他将整个合成过程分为几个关键步骤：

1. 逆合成分析：首先确定合成目标是钴啉胺酸，而不是完整的尾状长链。通过酰胺水解反应去除尾状长链，得到钴啉胺酸作为合成目标。

2. 核心结构构建：将分子分为AD部分和BC部分分别合成。由于空间位阻，直接成环的尝试都以失败告终，但在含硫试剂的作用下成功实现了环化反应。

3. A环和D环的合成：A环以间甲氧基苯胺为起始物，经过一系列反应生成关键中间体。D环则从手性(S)-樟脑开始，通过多个步骤合成环戊烯衍生物。

4. AD环的偶联：将AD部分和BC部分通过酰胺化反应连接起来，形成三环化合物。经过一系列保护基团的引入和去除，最终完成AD环的构建。

5. C环的合成：以手性(+)-樟脑醌为起始原料，通过三氟化硼加成、水解和酰胺化等反应，最终完成C环的构建。

整个合成过程中，伍德沃德巧妙地运用了多种化学反应和保护基策略，成功克服了手性控制和空间位阻等难题，最终完成了这一复杂分子的全合成。

重大意义与深远影响

伍德沃德对维生素B12的全合成不仅是化学领域的一项重大突破，也对生物医学研究产生了深远影响。这一成就展示了人类对复杂有机分子合成能力的突破，为后续的药物合成和生物活性分子研究开辟了新途径。同时，对维生素B12分子结构的深入了解，也为研究其在人体中的生理功能和代谢机制提供了重要基础。

伍德沃德的这项工作被誉为有机合成领域的里程碑，它不仅展示了人类对复杂有机分子合成能力的突破，也开启了有机合成的新纪元。他的合成策略和方法至今仍被化学家们广泛借鉴和应用，为药物合成和新材料开发提供了重要参考。