Wenn Chemikerinnen und Chemiker heute komplizierte Wirkstoffe im Labor herstellen, stehen sie auf den Schultern eines Mannes, der gezeigt hat, dass fast jedes Naturmolekül nachgebaut werden kann: Robert Burns Woodward. Der Amerikaner synthetisierte Chinin, Cholesterin, Cortison, Strychnin, Chlorophyll und schließlich, gemeinsam mit einem riesigen internationalen Team, das Vitamin B12. Er verwandelte die organische Synthese von einem mühsamen Probieren in eine planvolle Kunst. 1965 erhielt er dafür allein den Nobelpreis für Chemie, „für seine herausragenden Leistungen in der Kunst der organischen Synthese“.
Ein Wunderkind aus Boston
Robert Burns Woodward wurde am 10. April 1917 in Boston im US-Bundesstaat Massachusetts geboren. Sein Vater, ein Einwanderer britischer Herkunft, starb bereits 1918 an den Folgen der Grippepandemie, sodass Woodward bei seiner Mutter in Quincy bei Boston aufwuchs. Schon als Kind experimentierte er mit einem Chemiekasten und arbeitete sich auf eigene Faust durch Lehrbücher der organischen Chemie. Berichten zufolge hatte er als Schüler bereits einen großen Teil der Experimente aus Ludwig Gattermanns Praxisbuch der organischen Chemie nachgekocht.
Mit 16 Jahren begann er 1933 ein Studium am Massachusetts Institute of Technology. Der Lehrbetrieb lag ihm wenig, zeitweise wurde er wegen Vernachlässigung der Pflichtveranstaltungen sogar vom Institut verwiesen. Einige Professoren erkannten jedoch sein außergewöhnliches Talent und ermöglichten ihm, seine Prüfungen auf eigene Weise abzulegen. 1936 erhielt er den Bachelor, und schon 1937, mit gerade 20 Jahren, wurde er promoviert. Nach einer kurzen Station an der University of Illinois ging er an die Harvard University, der er bis zu seinem Lebensende treu blieb. 1950 wurde er dort ordentlicher Professor.
Was organische Synthese bedeutet
Um Woodwards Leistung zu verstehen, hilft ein Bild. Ein Naturstoff wie Chinin, das Mittel gegen Malaria aus der Rinde des Chinabaums, ist ein dreidimensionales Gebilde aus Dutzenden Atomen. Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff sind darin auf eine ganz bestimmte Weise verknüpft, und auch die räumliche Ausrichtung der Atome zueinander muss stimmen. Schon eine spiegelbildlich falsch gebaute Stelle kann aus einem Wirkstoff eine wirkungslose Substanz machen.
Die organische Synthese versucht, solche Moleküle aus einfachen, käuflichen Ausgangsstoffen Schritt für Schritt aufzubauen. Jeder Schritt ist eine chemische Reaktion, die nur einen kleinen Teil des Moleküls verändern soll, ohne den Rest zu beschädigen. Bei Dutzenden von Schritten summieren sich Verluste und Fehlschläge schnell. Vor Woodward galt die Synthese großer Naturstoffe deshalb oft als nahezu aussichtslos. Er zeigte, dass man mit tiefem Verständnis der Reaktionsmechanismen und mit genauer Planung auch scheinbar unmögliche Ziele erreichen kann.
Chinin im Zweiten Weltkrieg
Bekannt wurde Woodward 1944, als er gemeinsam mit dem jungen Chemiker William von Eggers Doering die formale Totalsynthese des Chinins veröffentlichte. Die Nachricht hatte in den USA großen Widerhall, denn die Hauptquellen für Chinarinde in Südostasien waren im Krieg von Japan besetzt, und Malaria bedrohte die Soldaten im Pazifik. Für die Massenproduktion war der Weg zwar viel zu aufwendig, doch er bewies, dass ein so komplexes Molekül im Labor erreichbar war. Woodward und Doering griffen dabei auf eine ältere Umwandlung zurück, die Paul Rabe 1918 beschrieben hatte. Ob Rabes Schritt wirklich so funktionierte, wurde Jahrzehnte später angezweifelt; 2007 konnten Forscher ihn jedoch erfolgreich nachvollziehen, womit die Synthese weitgehend bestätigt gilt.
Neue Werkzeuge für die Strukturaufklärung
Eine Synthese ist nur möglich, wenn man weiß, wie das Zielmolekül aussieht. Auch hier setzte Woodward Maßstäbe. Schon Anfang der 1940er-Jahre stellte er Regeln auf, mit denen sich aus der Lichtabsorption eines Moleküls im ultravioletten Bereich auf dessen Bauweise schließen lässt. Diese sogenannten Woodward-Regeln, später von Louis Fieser erweitert, gehören bis heute zum Lehrstoff. Sie trugen dazu bei, dass die Chemie von langwierigen Abbauversuchen auf physikalische Messmethoden umstieg, wie sie heute selbstverständlich sind.
Mit seinem Gespür für Strukturen half Woodward, den Aufbau zahlreicher Naturstoffe aufzuklären. Dazu gehörten das Antibiotikum Penicillin, über dessen Struktur in den 1940er-Jahren heftig gestritten wurde, sowie Terramycin und andere Wirkstoffe. Er bevorzugte früh die richtige Struktur des Penicillins mit einem gespannten Vierring, die Dorothy Crowfoot Hodgkin dann per Röntgenanalyse bestätigte.
Ein Jahrzehnt der großen Synthesen
In den Jahren nach dem Krieg folgte eine Synthese auf die nächste. 1951 gelang Woodwards Gruppe der Aufbau von Cholesterin und Cortison, zwei Steroiden mit großer Bedeutung für Biologie und Medizin. 1954 folgte Strychnin, ein Pflanzengift mit sieben ineinander verschachtelten Ringen, das als Paradebeispiel für eine schwierige Zielstruktur galt. Ebenfalls in den 1950er-Jahren erschienen die Synthesen von Lysergsäure, der Grundstruktur vieler Mutterkornalkaloide, und von Reserpin, einem damals wichtigen Blutdruckmittel. Die Reserpin-Synthese gilt als Musterbeispiel dafür, wie man die räumliche Anordnung vieler Atome von Anfang an kontrolliert.
1960 meldete Woodward die Synthese des Chlorophylls, des grünen Farbstoffs, mit dem Pflanzen Licht einfangen. Hier ging es um ein großes Ringsystem mit einem Magnesiumatom in der Mitte. Wenig später folgten Antibiotika wie Tetracyclin und Cephalosporin C. Woodwards Vorträge zu diesen Arbeiten waren legendär: Er zeichnete die Formeln stundenlang mit farbiger Kreide an die Tafel, präzise und kunstvoll, und seine Zuhörer verfolgten jeden Schritt wie eine Erzählung.
Der Nobelpreis 1965
1965 zeichnete die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften Woodward mit dem Nobelpreis für Chemie aus. In der Begründung hob sie seine Leistungen in der Kunst der organischen Synthese hervor. Damit wurde erstmals in dieser Deutlichkeit die Synthese selbst gewürdigt, also die Fähigkeit, Moleküle gezielt zu bauen, nicht nur zu entdecken oder zu analysieren. Woodward nutzte seinen Nobelvortrag, um eine weitere Synthese vorzustellen, an der er gerade arbeitete: die des Antibiotikums Cephalosporin C.
Vitamin B12 – ein Großprojekt
Das ehrgeizigste Vorhaben begann Anfang der 1960er-Jahre: die Totalsynthese von Vitamin B12. Dieses Molekül, das der Körper für Blutbildung und Nerven braucht, enthält ein Kobaltatom in einem komplizierten Ringgerüst und zahlreiche Stellen, an denen die räumliche Ausrichtung stimmen muss. Woodward tat sich mit dem Schweizer Chemiker Albert Eschenmoser von der ETH Zürich zusammen. Insgesamt arbeiteten rund hundert Nachwuchsforscherinnen und Nachwuchsforscher aus vielen Ländern über etwa zwölf Jahre an dem Projekt. 1972 wurde die Synthese abgeschlossen und 1973 vorgestellt. Sie gilt bis heute als einer der Meilensteine der Naturstoffchemie.
Die Woodward-Hoffmann-Regeln
Aus der Arbeit an Vitamin B12 erwuchs eine Entdeckung von grundsätzlicher Bedeutung. Woodward stellte fest, dass bestimmte ringbildende Reaktionen eine räumliche Richtung einschlugen, die er nicht erwartet hatte. Gemeinsam mit dem jungen Theoretiker Roald Hoffmann erklärte er das ab 1965 mit der Symmetrie der Elektronenbahnen, der sogenannten Orbitale. Die Woodward-Hoffmann-Regeln sagen voraus, ob eine solche Reaktion unter Wärme oder unter Licht abläuft und welches räumliche Produkt dabei entsteht.
Diese Regeln veränderten das Denken über chemische Reaktionen nachhaltig. Für ihre Beiträge zur Theorie solcher Reaktionen erhielten Roald Hoffmann und der Japaner Kenichi Fukui 1981 den Nobelpreis für Chemie. Woodward war zu diesem Zeitpunkt bereits gestorben; da der Preis nicht postum verliehen wird, ging er leer aus. Viele Fachleute sind überzeugt, dass er sonst ein zweites Mal ausgezeichnet worden wäre.
Persönlichkeit und Arbeitsweise
Woodward galt als ebenso brillant wie eigenwillig. Er schlief wenig, rauchte stark und arbeitete bis spät in die Nacht. Seine Lieblingsfarbe war Blau, was sich angeblich bis zu Autos und Krawatten durchzog. Er betreute in Harvard Hunderte von Doktorandinnen, Doktoranden und Postdocs, von denen viele selbst bedeutende Forscher wurden. 1963 gründete das Pharmaunternehmen Ciba in Basel eigens für ihn das Woodward Research Institute, das er neben seiner Harvard-Professur leitete. Für seine Arbeit erhielt er zahlreiche weitere Auszeichnungen, darunter die National Medal of Science der USA.
Tod und Vermächtnis
Robert Burns Woodward starb am 8. Juli 1979 in Cambridge, Massachusetts, im Alter von 62 Jahren an einem Herzinfarkt. Zu diesem Zeitpunkt arbeitete seine Gruppe an der Synthese des Antibiotikums Erythromycin, die seine Mitarbeiter nach seinem Tod 1981 abschlossen.
Sein Einfluss reicht weit über einzelne Moleküle hinaus. Woodward bewies, dass die organische Chemie ihre Ziele planvoll ansteuern kann, wenn man Reaktionsmechanismen versteht und die räumliche Gestalt von Molekülen im Blick behält. Die Arzneimittelforschung, die heute komplexe Wirkstoffe gezielt herstellt und abwandelt, verdankt diesem Denken viel. Bis heute gilt er vielen als der bedeutendste organische Synthetiker des 20. Jahrhunderts.
Stand: 29.10.2026