核苷类似物是人类对抗病毒类疾病的重要手段。研究表明：天然核苷和修饰核苷的构象尤其是糖环的构象，在与靶聚合酶作用时，只有某些优势构象能够被酶识别并产生高效特异的生物作用。因此通过化学修饰合成构象限制核苷，将核苷的构象限制于某种优势构象是开发核苷类药物的有效手段。4′-螺环核苷是近年来发现的一类重要构象限制核苷，但是因为合成难度较大所以未被广泛地研究。已报道的4′-螺环核苷的合成方法存在路线长，合成难度大，不易多样化等缺点。因此本论文设计以4′,5′-双键尿苷作为亲偶极体分别与腈氧化物和硝酮通过1,3-偶极环加成反应来高效地多样化的合成4′-螺环修饰核苷。我们首先选择腈氧化物为偶极体与4′,5′-双键尿苷发生1,3-偶极环加成反应。以苯甲醛的氯代肟在碱的作用下原位生成腈氧化物后直接与4′,5′-双键尿苷发生1,3-偶极环加成反应，实验中我们发现原料消失但是产物极性很大，很难分离出纯的产物。为降低产物的极性我们用叔丁基二甲基硅基同时保护核苷的2′,3′-羟基后再与苯基取代的腈氧化物环合，发现反应是立体专一的得到环合产物，经过脱保护后我们成功得到所设计的4′-异噁唑啉螺环尿苷。经过对环合条件进行了优化，我们得到很高的产率的4′-异噁唑啉螺环尿苷。以优化的条件为基础我们选择了不同取代的芳香腈氧化物为偶极体多样化的合成了十个4′-异噁唑啉螺环尿苷，同时发现腈氧化物上取代基的电子效应及位阻效应对反应的产率、立体选择性影响不大。说明分子间的腈氧化物与4′,5′-双键尿苷的1,3-偶极环加成反应是合成4′-螺环核苷的一种高效方法。我们对产物4′-异噁唑啉环尿苷进行核磁NOE效应表征，结果表明异噁唑啉环上5′-位亚甲基与尿苷的碱基处于糖环的异侧。最后我们将尿嘧啶碱基转化为胞嘧啶，成功的到了胞苷衍生物，同时证明所合成的异噁唑啉环具有较好的稳定性。我们又选择硝酮为1,3-偶极体与4′,5′-双键尿苷发生1,3-偶极环加成反应来合成4′-螺环核苷。与腈氧化物不同的是硝酮与未保护的4′,5′-双键尿苷不发生反应，只有将4′,5′-双键尿苷的2′,3′-羟基保护后在高沸点溶剂二甲苯中回流下才能与硝酮发生环合，而且环合产生一对异构体。通过对环合条件进行优化，我们得到很高的产率的一对异构体环合产物，并通过柱色谱成功将异构体分离，脱保护后我们得到一对4′-异噁唑烷螺环尿苷。以优化的条件为基础我们选择了不同取代的N-甲基硝酮为偶极体多样化的合成了八对4′-异噁唑烷螺环尿苷，同时发现硝酮上芳香取代基的立体选择性比脂肪基好；吸电子取代基比推电子取代基的产率高。同时，也说明硝酮与4′,5′-双键尿苷的1,3-偶极环加成反应是合成4′-螺环核苷的另一种高效方法。我们对两个异构体分别进行核磁NOE效应表征，结果表明两个异构体中异噁唑烷环上5′-位亚甲基与尿苷的碱基均处于糖环的同侧，而两个异构体6′-位具有不同的构型。同时我们将其中一个产物尿嘧啶碱基转化为胞嘧啶，也成功的到了胞苷衍生物。