カロテノイドは植物や藻類に広く存在する脂溶性の色素で、光合成を助けたり紫外線から細胞を守ったりします。ビタミンB2やB6などのビタミンは、体内の酵素反応を助ける補酵素として不可欠です。1930年代、これら物質の正確な分子構造はまだ解明されておらず、栄養学や医学の発展を妨げていました。クーンは大量のニンジンやパプリカを粉砕し、クロマトグラフィーと分光分析を組み合わせて純粋な色素を分離しました。吸収スペクトルの波長と色の違いから二重結合の長さを推定し、カロテノイドの骨格を明らかにしました。さらにリボフラビン（ビタミンB2）とピリドキシン（ビタミンB6）を単離・構造決定し、合成法まで示しました。これにより栄養欠乏症を科学的に診断できるようになり、食品のビタミン強化が進みました。その社会的意義が評価され、彼は1938年のノーベル化学賞を受賞しました。

クーンの主要な研究テーマは、カロテノイド色素の構造解析とビタミンの化学的同定であった。彼は当時革新的だったシリカゲルカラムクロマトグラフィーを改良し、色素混合物をミリグラムレベルで高純度分離する手法を確立した。分離した色素に対し、紫外可視吸収スペクトルを測定し、極大吸収波長からポリエン鎖の共役長を定量評価した。さらに水素化、臭素付加、オゾン分解などの段階的化学変換を行い、生成物を分析することで二重結合の配置とメチル置換位置を決定した。こうした手法によりβ-カロテン、リコペン、ゼアキサンチンなど多数のカロテノイドの部分構造式を初めて提案した。ビタミン研究では、酵素補因子として働くフラビン核を含むリボフラビンや、アミノ酸代謝に関わるピリドキシンを単離・定量し、分子式と立体配置を確定した。リボフラビンの全合成法はその後の工業的大量生産の基盤となり、栄養強化食品や医薬品製造に応用された。クーンの成果は有機合成化学、栄養化学、生化学の交差点に位置し、光合成メカニズムや視覚サイクルの解明にも波及効果をもたらした。また、吸収スペクトルを用いた共役ポリエンの構造推定法は、現在のレーザー色素や有機半導体材料の開発にも応用されている。以上のように、彼の業績は基礎化学から産業応用まで広範に影響を及ぼした。

クーンはカラムクロマトグラフィーと吸収スペクトル解析を統合し、共役ポリエン系の電子遷移を分子構造決定に用いる定量モデルを構築した。β-カロテンのλmax 453nmとリコペンのλmax 472nmの差をポリエン共役数およびエンドグループ効果に帰属し、線形関係式を提示した。オゾン分解後のジアルデヒド断片の質量分析によりC-C結合の切断位置を同定し、メチル置換パターンを決定した。リボフラビンの構造確定では、イソアロキサジン核のN-メチル化誘導体を合成し、生成物の酸化還元ポテンシャルを電極電位測定で比較することで位置帰属を行った。さらにクーンは微量分析法を改良し、10µg以下のサンプル量でC,H,O,N組成推定を可能にした。彼の研究は視物質レチナールのポリエン構造解析や異性化酵素の機構解明にも影響を与えた。カロテノイドの熱異性化および光異性化挙動に関する彼の速度論解析は、現在のフォトバイオロジー研究の基盤となっている。ビタミンB6系列については、ピリドキサール-5-リン酸の酵素反応でのピリドキシミン一時体検出に成功し、補酵素環化開裂機構を提案した。クーンのデータは後年のNMRおよびX線結晶学的再検証にも耐え、彼の立式が正確であったことを示している。その網羅的で定量的なアプローチは、天然物化学の標準を大きく引き上げた。