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天然产物是挖掘生物活性物质和实用药物的重要来源,同时也是发现新反应、新概念、新催化剂的重要推动力。天然产物化学的发展,极大地推动了人类社会的进步,尤其在药物研发中,药物化学家常把天然产物及其类似物作为先导化合物,并以此为基础进行结构修饰与靶标测试等研究。骨架结构的新颖多变性、手性环境的复杂性、以及活性的多样性等特点,使得天然产物全合成成为天然药物化学以及化学领域研究的热点。天然产物全合成作为天然药物化学不可分割的一部分,它不仅仅是单一地得到目标化合物分子,用于药理活性研究,解决药源方面的问题。还能通过现代分析技术与手段,确证目标分子的真实结构。同时,在合成过程中大量的新颖化学反应被有效开发,促进了化学学科的发展。而且在合成目标分子过程中得到骨架相同,官能团相似的类天然产物,为天然产物分子的活性研究提供更多的选择。目前天然产物全合成是有机化学领域中热度最高的分支之一,长期备受关注。萜类化合物作为植物的次生代谢产物,其在自然界分布甚广,具有杀菌、消炎、抗肿瘤等生理活性。随着近年来天然药物化学学科的发展,大量结构新颖的萜类化合物被发掘。许多萜类化合物由于其具备良好的生物学活性而备受药物化学家的青睐,纷纷对其进行结构修饰及改造,设计成活性更优的天然产物衍生物,开发成临床药物,广泛用于各种疑难杂症。其中四环二萜类化合物以及杂萜类化合物作为两种常见的萜类,其特殊的母核结构及与生俱来的良好的药理活性,引起了无数合成化学家和药物学家的研究兴趣。四环二萜类化合物是植物萜类的一大类,是由ent-焦磷酸古巴酯（ent-CPP）构成的相关碳骨架,经过分子内重排反应等实现骨架的相互转化。在第二章中,我们尝试运用仿生合成手段。采用如下实验方法,首先在路易斯酸催化下发生多烯串联反应构建A/B环系,然后经过巧妙地设计,构建De Mayo反应前体。在光照下发生[2+2]环加成,并进行酸解开环,得到贝壳杉烷（kaurane）母核、非洛克烷（phyllocladane）骨架以及C9-异构的贝壳杉烷（kaurane）骨架。然后,在弱酸性条件下,以较高的效率进行亲核环丙烷化反应,首次成功地实现了高效率由贝壳杉烷（kaurane）到绰奇烷（trachylobane）型二萜的化学转化。紧接着,通过三元环不同碳原子化学性质的区别,我们分别在亲核试剂以及质子酸下实现了由绰奇烷（trachylobane）型到贝叶烷（beyerane）型及阿替生烷（atiserane）型二萜的转化。同样具有独特而复杂碳骨架的杂萜,由于其广泛的生物学活性吸引了我们的注意。比如:来源于3-脱氢奎宁酸（DHQ）的杂萜guignardones A-C具有非常好的抗菌活性,其同源分子manginoids A-D对于type 1型11-羟类固醇脱氢酶有显著抑制作用,是抗糖尿病的潜在药物。此外,其所具备的螺环骨架和[3.2.1]桥环结构备受我们的青睐。在第三章中我们选取了该类型分子,并在设计该类复杂结构全合成路线时,同样采取生源启发与发散式的策略。对于非萜桥环部分,我们通过Sharpless不对称环氧化引入分子手性。后经一系列操作得到[2.2.2]环系的烯基溴代物。然后与单萜硼衍生物发生Suzuki偶联反应,成功将单萜与非萜部分连接。紧接着,以硅胶为媒介,实现了将非萜部分的[2.2.2]环系转化成[3.2.1]环系,从而得到天然产物前体。通过对不同酸催化剂的筛选,实现了向guignardone A和guignardone C的定量转化。从合成化学的角度,易被氧化成自由基的1,3-二酮类底物可经过自由基环化的生源途径,进而被分子内双键捕获,在三级碳上产生一个相对稳定的自由基,然后与体系中的氧气发生反应,形成过氧分子。通过将二酮类中间体暴露于空气与阳光下或直接在三价锰氧化的条件下,成功构建了 manginoids天然产物分子的螺环。经过后续的还原与脱水等反应,实现了 manginoidsA和C的的全合成。综上所述,我们受生源启发,通过发散式的合成策略,以香叶醇为起始原料,经过14-17步反应,成功合成了四类四环二萜分子。包括:贝壳杉烷（kaurane）型、绰奇烷（trachylobane）型、贝叶烷（beyerane）型以及阿替生烷（atiserane）型,共计六个天然产物分子。以De Mayo反应为关键步,高效得到贝壳杉烷（kaurane）的[3.2.1]桥环母核。创新性地实现了由贝壳杉烷（kaurane）向绰奇烷（trachylobane）的高效化学转化。此外,通过对绰奇烷（trachylobane）的三元环分别进行亲核进攻以及质子化反应,选择性断裂碳碳键,实现由绰奇烷（trachylobane）型二萜到贝叶烷（beyerane）及阿替生烷（atiserane）型二萜的转化。所有分子均为首次不对称全合成,路线简洁高效。同时,对于奎宁酸来源的杂萜的设计,我们采取类似的策略。以Csp2-Csp3Suzuki反应以及semi-pinacol重排反应为关键步,高效构建了共同中间体。然后,在质子酸催化下,实现了guignardones A和C的全合成。最后,通过自由基环化反应,实现了 manginoids A和C的首次不对称全合成。为药物学家对于诸多萜类药物潜能开发和探索提供了新的思路和研究基础。