高质量的小分子化合物库是高通量筛选（HTS）和药物先导化合物发现的基础。本论文运用活性片段拼接和骨架跃迁策略,设计、合成了具有新颖化学结构和空间多样性的聚焦化合物库。以生物活性为指导,经系统构效关系（Structure and Activity Relationship,SAR）研究,获得了一系列具有优异抗肿瘤活性的小分子,为进一步的抗肿瘤药物开发提供了重要的先导化合物。主要内容包括以下部分:第一章,杂芳基酰胺类化合物库构建和抗肿瘤活性评价。基于细胞毒高通量筛选得到的苗头化合物Ⅰ-1,我们设计、合成了 42个杂芳基酰胺类衍生物。经系统的SAR研究,我们获得了活性最佳的化合物Ⅰ-40（N-（2-（苯并[b]噻吩-2-基）苄基）-4H-吡咯并[2,3-d]噻唑-5-甲酰胺）。结果表明:Ⅰ-40针对多种人类肿瘤细胞系IC50在9～70nM之间,尤其是对多药耐药（MDR）株抑制效果较好。进一步分子机制研究揭示Ⅰ-40通过结合在秋水仙碱位点以其独特的作用机制抑制微管聚合,从而引起有丝分裂细胞周期阻滞。在体内药效评价中,对HeLaR（紫杉醇耐药的HeLa细胞）的裸鼠异种移植瘤表现出较好的抗肿瘤活性。因此,化合物Ⅰ-40为开发克服多药耐药性的新药提供了具有重要前景的先导化合物。第二章,2,4-二取代喹唑啉类化合物库构建和抑制激酶STK19活性研究。基于靶向STK19生化筛选模型得到的苗头化合物Ⅱ-1,我们设计、合成了 43个2,4-二取代喹唑啉类衍生物。经系统的SAR研究,我们获得了高选择性和活性STK19 抑制剂,化合物 Ⅱ-26（STK19 IC50=24.04 nM,G9a IC50=467.4 nM）其选择性提高了约67倍;同时,Ⅱ-26具有较好的药代动力学性质,能在细胞和小鼠体内有效抑制N-RAS驱动的黑色素瘤发生发展。因此,该工作为发展N-RAS介导的黑色素瘤治疗方法提供了新策略。第三章,五元并六元氮杂芳环类化合物库构建和促进K-RASG12V降解活性研究。基于促进K-RASG12V蛋白降解的高通量筛选模型得到苗头化合物Ⅲ-1,以其五元并六元氮杂环为母核,设计合成了导向化合物库。经过系统的SAR研究,获得了一系列活性化合物,其中Ⅲ-19、Ⅲ-22和Ⅲ-43在20 μM浓度下对K-RASG12V降解率超过50%;分子机制研究表明它们通过结合NEDD4-1促进K-RASG12V泛素化降解;并在细胞水平和裸鼠异种移植瘤模型中证明了化合物的抗肿瘤活性。因此,该工作验证了通过调节E3泛素连接酶NEDD4-1促进RAS蛋白降解方法的可行性,为开发RAS靶向药物提供了新思路。综上,本论文基于自主设计、合成的聚焦化合物库发现了一系列重要的抗肿瘤活性小分子,包括新颖的微管抑制剂Ⅰ-40、激酶STK19抑制剂Ⅱ-26及促进K-RASG12V蛋白降解的活性小分子,为开发新的抗肿瘤药物奠定了基础。