香茶菜属（Isodon）植物二萜由于其结构多样性和潜在的药用价值,引起了合成化学家和药理学家的极大关注。从化学的角度分析,其新颖结构为有机合成提供了更多的想象空间和更有意义的挑战,如何更加充分利用现代科技手段,结合有机合成和药物化学等研究方法与手段发现更多新颖的天然或类天然产物为其重要研究方向;从药理学的角度分析,从骨架类型和官能团化丰富的香茶菜属植物二萜中发现新颖的药物先导化合物,为其关键点和难点所在。在过去的近四十年里,本研究组对该属植物化学成分及其生物活性开展了系统性的研究,取得了丰硕的成果。本论文在基于此研究主题的基础上,将植物化学和有机合成两种手段相结合,开展了如下研究:（1）药用植物帚状香茶菜（Isodon scoparius）中新颖化学成分及其生物活性的挖掘;（2）具有新颖骨架类型的二萜rugosiformisin A的全合成研究。此外,本论文第三部分综述了螺环天然产物的合成研究进展,针对其螺环的构建方法作了一些总结。第1章帚状香茶菜中新颖化学成分及其生物活性的挖掘本研究组前期从帚状香茶菜中发现了与香茶菜属植物中的常规二萜有着较大差异性的四种新颖骨架二萜,且在免疫抑制活性研究中有所发现,此研究结果极大地引起了我们对该种植物的研究兴趣。基于此,本课题对生境更为独特的帚状香茶菜（采自丽江玉龙雪山,海拔3450米）开展了生物活性成分的系统性研究,从其地上部分（10.0 Kg）共发现了125个化合物,包括新化合物75个。其中,scopariusene A（1）具有罕见的6/7/6环系,scopariusol A（4）为首次发现的具1,11-环氧结构的对映-贝壳杉烷型二萜,18-hydroxy-merrilliadione和2-hydroxy-merrilliadione（81和82）为罕见的重排松香烷型二萜,scopariusosides A–J（69–78）为香茶菜属植物中罕见的二萜苷类新化合物。再者,该产地帚状香茶菜中的化学成分（主要为对映-贝壳杉烷型四环二萜）与前人的研究结果（所发现的化合物主要为二环二萜）有着巨大的差异,进一步揭示了帚状香茶菜次生代谢产物的化学多样性以及产地不同对其化学成分的重要影响。对帚状香茶菜中分离得到的大部分二萜类化合物进行了抗肿瘤细胞毒、抗炎和调节细胞自噬活性筛选。其中,14个化合物表现出抗肿瘤细胞毒活性（7个活性显著）;13个化合物对LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞内NO生成表现出抑制活性。值得注意的是,在本课题组常规的活性筛选中,不含α,β-不饱和酮结构片段的二萜类化合物一般不表现出相关活性,而本课题发现了11个分子结构中无α,β-不饱和酮结构片段的二萜对自噬相关蛋白LC3B的表达有不同程度的作用。这一活性结果进一步拓展了香茶菜属植物二萜生物活性的研究范畴。第2章Rugosiformisin A的全合成研究本研究组前期从类皱叶香茶菜（I.rugosiformis）中发现了一个具螺[5.6]环系新颖骨架二萜rugosiformisin A（尚未发表）,该化合物对花生四烯酸诱导的家兔血小板聚集表现出一定的抑制作用。由于该化合物兼具结构新颖性和潜在生物活性,同时为了对其进行更为深入的药物化学及药理药效学研究,我们对其开展了全合成研究。通过Pd（dppf）Cl₂催化的Suzuki-Miyaura偶联、铱催化的不对称烯丙基取代、Birch还原以及酸水解等反应完成了其6/6/6并环中间体的构建,并初步尝试了其螺[5.6]环系的构建,相关的研究工作目前仍在开展当中。第3章螺环天然产物的合成研究进展螺环结构（Spiro structures）在手性配体、催化剂以及药物分子中广泛存在,但是其合成研究具有一定的挑战性,因此一直是有机合成领域的研究热点和难点之一。迄今为止,科学家们发展了很多有效构建螺环结构片段的方法。该综述对螺环天然产物的全合成研究进展进行了总结,包括半频哪醇重排、Aldol反应、烯烃复分解、Diels-Alder、酸或碱促进的环化反应、Claisen重排、自由基环化和烷基化反应,并通过一些代表性实例对其进行阐述。该部分主要强调的是螺环天然产物合成的关键步骤,尤其是有效构建螺环的方法,而对其它的转化过程仅作了简要的说明。