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C-C和C-N键是有机分子中最为常见和重要的结构，它们的构建无论是在学术研究，还是工业应用上都具有重要的价值。长久以来，化学科研人员致力于寻求和发展方便、快捷、高效的C-C和C-N键构建方法。交叉脱氢偶联反应具有原子经济性高、环境污染少、反应操作简便等优点，所使用的催化剂大多廉价易得，有些反应体系甚至无需金属催化剂，因而近年来受到广泛的关注。喹诺酮酸结构是一个药物优势骨架，不但构成了当前抗生素的一个大类，而且具有抗病毒(HIV、HSV)、抗焦虑以及作为CB2激动剂等多种生物活性。因此，开发高效便捷的喹诺酮合成法是有机合成人员努力的方向。 我们基于氧化偶联反应的机理，合理地设计了2-苯甲酰-3-(甲基氨基)丙烯酸乙酯为底物，开发了醋酸碘苯(PIDA)介导的交叉脱氢偶联反应构建3-羧基-4-喹诺酮骨架。在无金属参与下，可以实现sp2 C-H键与N-H键之间的交叉脱氢偶联反应，从而方便高效地得到一系列喹诺酮衍生物。反应底物可以方便地从价廉易得的取代苯甲酸和伯胺偶联得到。令人惊讶的是，我们在进行底物扩展时，发现了一个奇怪的现象，用邻甲基取代的底物1-7a反应时，甲基被取代了，生成了苯环上无甲基取代的喹诺酮1-8a，完全没有生成预期的有5位甲基取代的喹诺酮。邻位甲基在生成喹诺酮的环合过程中被顶掉，这可能是发生了C-C单键活化/C-C单键断裂。我们做了一系列探究机理的对照实验，如氘代反应，多取代基反应，证实了C-C单键被活化而断裂，N原子直接取代在C-C单键断裂处形成喹诺酮。C-C单键活化断裂因为碳碳单键的反应惰性，始终是有机化学反应中的一个难点，且基本上都需要过渡金属催化。无金属催化的碳碳单键断裂反应极少。同时，在此反应中活化断裂的是甲基，并非是已报导过的羰基，羧基，氰基等较易活化的碳碳单键，这一新发现为开拓活化惰性C-C单键反应的深入研究提供了新的思路和途径。 本论文第二部分主要根据丙肝病毒NS3蛋白酶和NS5B聚合酶的结构特点，设计合成一系列化合物并进行了构效关系研究。 NS3蛋白酶负责对丙肝病毒后续所有蛋白的切割，并在多聚蛋白转录及水解过程中起决定性作用，抑制其蛋白酶活性，可阻碍HCV的复制和感染。因此，NS3蛋白酶及其抑制剂的研究已经成为抗HCV药物发展的一个热点。NS3蛋白的三级结构有一个无特色，浅的，高度暴露的活性位点。因为缺少一个很好定义的结合口袋用于识别底物，底物序列特异性识别是通过沿着大面积的界面一系列弱的亲脂性和静电作用实现，所以NS3抑制剂多是数个氨基酸衍生物组成的拟肽，可以在较长的链上提供较多氢键结合与疏水作用。我们根据已经上市的三个NS3蛋白酶抑制剂的药效团模型，引进3，4-二羧酸吡咯烷为母核进行优势结构碎片的整合。一方面，3，4-二羧酸吡咯烷是一个优秀的诱导β-turn构像形成的骨架，另一方面，吡咯烷-3，4-二羧酸骨架上有三个位置可方便地引进不同结构的取代基，有利于结构多样性聚焦型化合物库的建立。我们设计并合成了一系列化合物，并对3，4-二羧酸吡咯烷进行手性拆分。同时还通过RCM反应生成大环化结构，以提高构象约束加强对酶活性位点作用。但遗憾的是，这些化合物在基于HCV感染宿主细胞Huh7.5.1的测试体系中没有显示抑制活性。 HCV NS5B多聚酶作为丙肝病毒RNA复制的必需酶，已成为抗丙肝药物设计的有效靶标。基于HCV NS5B多聚酶的活性位点需要结合二价金属离子作为辅因子的催化作用机理，含有金属螯合模段的喹喏酮酸骨架被合理用来发现新结构的非核苷HCV抑制剂。根据喹喏酮抑制剂与NS5B多聚酶的结合模式，我们第一次设计在喹喏酮的2-位引入疏水基团，同时调节N-1、C-3和C-7位的取代基结构，运用我们课题组发展的一锅煮新方法合成了结构多样的喹喏酮酸衍生物。运用HCV体外感染宿主细胞的实验系统评估抗HCV活性，我们进行了系统的构效关系研究，发现了新结构类型的非核苷HCV抑制剂，这些2-芳基-1-环丙基/烯丙基喹喏酮酸衍生物在低μM浓度下能有效抑制HCV病毒在宿主细胞huh7.5.1的复制，并具有2-6倍的安全窗口，其中，化合物2-83有较好的细胞抑制活性，EC50为2.02uM。有进一步优化成抗HCV候选药物的潜力。