众所周知,全合成在20世纪经过了多个历史性时期,如Woodward的全合成艺术期、Corey的理论化全合成期等等。时至今日,全合成的意义早已超出了“验证天然产物结构和生物活性”的目的,在某种程度上其更像是一个“试炼场”,不断促进新的反应机制、高效的催化剂和便捷的技术的发展,同时对合成化学家在“合成方法的综合运用能力”与“合成智慧和合成直觉”两方面提出了更高的要求。我们将有机化学重要理论以及新合成技术与天然产物全合成相结合,发展出新的合成策略,希望能为人们在进行天然产物全合成时提供更多的理论和技术借鉴。其中,“构象分析”作为一个上世纪便已经有众多发展和应用的理论,也是当下人们经常使用的一个手段。然而人们对其在全合成的运用更多的是分析实验结果,主动进行“构象设计”来辅助全合成的例子却很少。“碳氢官能化”作为目前最为热门的研究领域,已经有了许多相关的方法学研究和全合成应用,其中“后期碳氢官能化”对于全合成原子经济性、步骤经济性具有重大意义,但其在全合成中的运用则不多。在全合成后期,体系的复杂性大大地提升,“碳氢活化”变得难以预测和控制,这对于合成化学家而言无疑是极大的挑战,除了要有强大的合成智慧与合成直觉外,还需要“一往无前”的果决和勇气。本论文以“构象设计”或“后期碳氢官能化”为关键合成手段及策略,论述了其在多个不同类型的天然产物全合成中的运用。同时我们也发展了一些简洁高效的成环策略,实现了环系骨架的快速构建,使得上述策略得以快速实践。具体主要包括下面四个方面:1)以海洋含卤长链脂肪酸majusculoic acid作为合成目标,针对majusculoic acid中孤立反式环丙烷难以高立体选择性构建的难点,我们设计了“二聚成环→构象控制的环丙烷化→解聚成链”的合成策略。该策略巧妙地规避了链状化合物构象多变、难以进行手性诱导的缺点,将孤立反式环丙烷的构建置于环状底物上。我们以十四元环内酯作为关键中间化合物,通过精准的构象设计及远程手性传递的环丙烷化策略,实现了该分子孤立反式环丙烷的立体专一性构建。同时,我们也发展了新型Julia试剂和HWE试剂,有效解决了溴代共轭双烯的构建难题。最终,我们以总计13步反应实现了该分子非天然对映异构体的全合成,并确定了天然产物的绝对立体化学。2)以高张力多环海洋含卤倍半萜aplydactone作为合成对象,通过[2+2]加成反应和Wolff重排反应等快速构建其6/4/4三环骨架化合物;而在关键六元跨环的构建上,我们将“构象控制”和“碳氢插入”紧密结合,将构象的理论分析与实验结果相结合,对6/4/4骨架进行了精细的构象调控,成功实现了跨六元环碳氢插入反应,于两个季碳之间构筑了第三个季碳中心,该转化在此前没有任何先例。最后,我们采用HAT反应实现了溴代手性中心的构筑,以总计12步实现了aplydactone消旋体的全合成。3)以倍半萜类omphalic acid为合成对象,我们发展了以Diels-Alder反应、缩环反应和Robinson环化反应等为关键反应的[3.2.1]桥环骨架的简洁高效的合成策略。之后,我们通过构象控制的氢化反应,立体专一性地实现了 C10手性中心的构筑。最后,我们通过钯催化的插羰反应,以总计9步实现了 omphalicacid的全合成。4)以复杂四环二萜stemarane和betaerdane家族作为合成目标,采用“分支成环策略+后期碳氢键官能化”二阶组装合成策略,最终实现了四个stemarane和betaerdane二萜分子的无保护基全合成。具体而言,我们通过发展构筑[3.2.1]桥环骨架的新策略,通过共有中间体以分支成环策略实现了环系异构天然产物家族stemarane和betaerdane的四环核心骨架的快速合成。在betaerdane类二萜的全合成中,我们通过对底物的精细设计和构象分析,成功地利用“后期碳氢官能化”的手段实现了其C2位及C7位的氧化,同时激活了四环二萜的A环及B环,为A环及B环更高氧化态的构筑提供了可能,也为拥有类似6/6并环的四环二萜（如kaurane、atisane、aphidicolane等）的合成提供了全新的思路。