作为近年来迅速发展的一个新兴研究领域,多样性导向合成是化学合成思维上的一个突破,是化学生物学、组合化学和药物化学相互交叉和渗透的产物,在设计合成结构复杂多样的小分子化合物库方面发挥着重要的指导作用。而串联反应作为多样性导向合成中强有力的合成手段之一,最大化地避免中间体的分离与提纯,用很少的合成步骤由简单易得的原料出发快速构建常规反应难以得到的类天然产物结构单元或者活性骨架,同时实现目标化合物的分子多样性和结构复杂性,为我们提供了一条高效快速构建多官能团化、结构多样化的类天然小分子化合物库的优良途径。与此同时,作为广普的结构骨架,异喹啉和异吲哚骨架是许多天然产物的核心结构单元,广泛存在于多种具有显著生物活性的天然产物和药物分子之中,具有较广泛的生物活性。由于异喹啉和异吲哚及其衍生物不仅是众多天然分子及合成分子的亚结构单元,也是生物碱全合成的重要中间体,因此化学家不断努力开发基于异喹啉和异吲哚骨架的新型结构及其全新的合成方法。本论文主要研究了基于多样性导向合成策略的串联反应来合成一些具有潜在生物活性的异喹啉和异吲哚骨架等类天然小分子化合物的方法,并组建相应的小分子化合物库,用于新药与农药前期研究。第一章,简单介绍了多样性导向合成的发展以及在构建类天然小分子化合物库方面的应用。第二章,发展了金属催化下串联加成-环化反应来构建异喹啉衍生物。研究发现AgOTf催化下2-炔基苯甲醛、胺、吲哚三组分一锅法串联环化反应,高效合成了一类吲哚取代的1,2-二氢异喹啉化合物。AgOTf和Dy(OTf)3双金属共催化下2-炔基苯甲醛腙和吲哚串联反应生成异喹啉骨架的三氟甲磺酸盐化合物。在Cu(OTf)2或者Pd(OAc)2金属调配下2-炔基苯甲醛腙和亚磷酸二乙酯两组份串联反应体系,选择性生成相应磷酸酯基取代的异喹啉化合物和磷酸酯基取代的2-氨基-1,2-二氢异喹啉化合物。AgOTf和Ni(C104)2·6H20双金属共催化的2-炔基苯甲醛、对甲苯磺酰肼与活化环丙烷三组分反应构建2,3,4,11b-四氢-1H哒嗪并[6,1-α]异喹啉化合物。Cu(Ⅱ)促进2-炔基苯甲醛肟醚的亲电环化反应,以良好收率合成4-卤代异喹啉化合物,进一步通过Pd催化的交叉偶联反应引入新的官能团,构建多官能团化的异喹啉产物。初步的生物活性测试结果表明,部分异喹啉骨架化合物对于HCT-116、PTP-1B表现出较好的抑制效果。第三章,发展了基于2-炔基苯甲醛腙的串联反应来构建H-吡唑并[1,5-α]异喹啉衍生物。研究发现2-炔基苯甲醛腙和烯醇硅醚在AgOTf作用下一锅法合成肛吡唑并[1,5-α]异喹啉骨架产物。为了方便产物进一步的转化,我们在产物骨架中引入氨基,发展了一例2-炔基苯甲醛、对甲苯磺酰肼和氰类化合物三组份一锅法串联反应来构建2-氨基取代的H-吡唑并[1,5-α]异喹啉衍生物的方法。利用多样性导向合成策略,我们实现了2-炔基苯甲醛、对甲苯磺酰肼和醛酮类化合物三组份串联反应在AgOTf催化下高效构建H-吡唑并[1,5-α]异喹啉骨架化合物的方法。进一步构建多官能团取代的异喹啉小分子化合物库,我们发展了一例2-炔基苯甲醛、对甲苯磺酰肼、亲电试剂(Br2或者I2)、醛酮类化合物四组分一锅法反应,在温和条件下以中等到优秀收率生成带卤素的H-吡唑并[1,5-α]异喹啉骨架化合物,随后通过Pd催化的交叉偶联反应实现多官能团化的引入,得到多取代的H-吡唑并[1,5-α]异喹啉骨架目标化合物。初步的生物活性测试结果表明,部分化合物对于CDC25B、TC-PTP、PTP-1B表现出较好的抑制效果。第四章,发展了一例2-炔基苯甲醛、胺、亚磷酸二乙酯的三组分反应,在FeCl3和PdCl2共催化体系中快速有效合成多取代的含磷酸酯基的异吲哚骨架化合物,并利用多样性导向合成策略组建了相应的异吲哚骨架小分子化合物库。初步的生物活性测试结果表明,部分化合物对于HCT-116表现出较好的抑制效果。