结构新奇的海洋天然产物的合成研究是探索和发现药物先导结构的重要领域，其中的新结构单元和官能团对研究和发现新反应和新机理有着重要的意义。Penicilliazine是从海洋真菌Penicillumsp.(＃386)代谢物中提取出的天然产物，是由4H-1，2-苯并噁嗪环和2(1氢)-喹诺酮环两个片段组成，2(1氢)-喹诺酮结构单元在天然产物中广泛存在，由于2(1氢)-喹诺酮类化合物重要的药理性质，使得这类化合物合成方法学研究成为近年来的研究热点：4H-1，2-苯并噁嗪环是含有相邻的O、N原子，在天然产物中极其罕见，自我们所2000年报道的Penicilliazine之后，美国的California大学的海洋研究所于2003年从海洋菌T.virens的代谢物中又发现Penicilliazine的极其类似结构的化合物TrichodermamidesA和B，并发现TrichodermamidesB对人的HCT-116癌细胞具有显著的细胞毒性，IC50=0.32μg/mL，由于Penicilliazine极为奇特的结构特点和潜在重要药理的性质，使得本文选择以Penicilliazine作为合成研究的对象。 合成路线设计是将Penicilliazine分为两个片段，分别合成2(1氢)-喹诺酮环部分和4H-1，2-苯并噁嗪环部分，再将两部分对接。在喹诺酮片段的合成研究过程中，我们选择以芳草醛为起始原料，经5步反应首次成功地完成喹诺酮片段的合成；并通过温和的酯化反应，合成了一系列有可能在药理学研究中产生重要作用的6个新的2(1氢)-喹诺酮衍生物；在其中的氯乙酰化一步，成功地进行了合成方法的创新，采用冰醋酸和乙酸钠作为反应介质，使得反应收率大大提高，可达到80％，而采用文献报道类似物的合成方法，几乎得不到产品，日本专利报道的类似物的合成，路线更长，类似物的合成收率只能达到60％，氯乙酰化一步合成方法的突破，使得抗心率失常药物OPC-88117合成工艺的进一步改进成为了可能。本文并通过1D、2D以及X-Ray晶体衍射等技术，成功地确定了7,8-二甲氧基-2(1氢)-喹诺酮以内酰胺构型存在于固态或是在氯仿溶液中。 在噁嗪环片段的合成研究过程中，以乳酸乙酯为起始原料，成功地研究突破了7步反应，并依次合成了7个含4H-1，2-苯并噁嗪环的新化合物；在其中的杂Diels-Alder反应生成噁嗪环一步，我们发现在同样的条件下，只是随着加料顺序的不同，可分别得到8a位-OMe的4H-1，2-苯并噁嗪和7位-OMe的4H-1，2-苯并噁嗪；通过对反应的仔细研究，首次发现了Br2催化双键重排反应，并用模拟试验进行了证实；我们也惊奇的发现7-位-OMe的4H-1，2-苯并噁嗪在氯仿或酸性溶剂中，很容易水解生成苯并噁嗪酮，噁嗪环上羰基活性基团的引入，使我们又能对噁嗪环进行进一步结构改造，直接将单卤代反应的粗分产物，在DMSO或THF为溶剂，与DBU反应，可以很干净地在羰基旁边做出双键；本文并通过对噁嗪片段的化合物水解和温和的酯化反应，首次完成Penicilliazine类似物P-1的合成。 在设计路线二的合成研究过程中，以苯醌为起始原料，经过6步反应，首次成功地完成了溴代丙酮酸肟酯与多取代的含环氧己烯的拼接，在其中的卤代物与环氧化合物偶联一步，首次应用Zn催化，一锅反应直接获得与环氧化合物偶联产物，而通过采用传统的Reformasky试剂或是强碱等方法，几乎得不到相应的偶联产品，该方法进一步拓展了有机合成的方法学上C-C键的偶联方法范围。