内嵌金属富勒烯（EMFs）是碳笼将金属原子、原子簇、离子捕获在其空腔中所形成的新奇分子。内嵌团簇与碳笼间的相互作用使得内嵌金属富勒烯相较于空心富勒烯具有更加特殊的性质。通过对内嵌金属富勒烯进行衍生化,可以达到深入理解并调控其物理化学性质的目的。目前,衍生化研究主要集中在富勒烯中性分子上,金属富勒烯离子的衍生化研究相对滞后。本文选取Sc3N@Ih-C80对其制备、纯化及衍生化进行了系统研究,主要围绕以下三个部分展开:Sc3N@Ih-C80的制备与纯化:采用直流电弧法得到含有Sc3N@Ih-C80的原灰,利用索氏提取法提取原灰中的富勒烯,引入对内嵌金属富勒烯具有高度选择性的路易斯酸Ti Cl4来提高富勒烯的分离效率,配合HPLC得到高纯的Sc3N@C80。根据Sc3N@C80两种异构体(D5h,Ih)氧化还原电位的差别,使用氧化还原法极大的提高了Sc3N@Ih-C80的分离效率,为后续的Sc3N@Ih-C80的衍生化研究奠定了物质基础。Sc3N@Ih-C80四元环的构建:设计合成有机分子3,6-二甲基酯-1,2,4,5-四嗪,优化反应条件;使用Buckyprep和5PBB两种不同的色谱柱对产物进行分离,获得高纯的衍生物A,对其进行MALDA-TOF质谱与1H NMR表征,初步判断其为预期的四元环衍生物;通过溶剂扩散法等方法获得单晶,利用X-射线单晶衍射技术最终确定结构。富勒烯碳笼上新的框架的合成为富勒烯化学带来了新的发展。Sc3N@Ih-C80离子的衍生化:离子化策略分为化学方法和电化学方法。电化学方法即利用控制电位电解法（Controlled Potential Electrolysis,CPE）得到[Sc3N@Ih-C80]+;化学方法则是利用强氧化剂三（4-溴苯基）六氯锑酸铵（TPBAH）将溶于CS2的Sc3N@Ih-C80氧化。将[Sc3N@Ih-C80]+与亲核试剂进行1,3-偶极环加成反应,结果表明Sc3N@Ih-C80在中性,阳离子状态下的反应活性有明显差异。利用Buckyprep和5PBB两种不同的色谱柱分离产物,得到两种高纯的衍生物F1与F3。MALDA-TOF质谱与1H NMR表征结果表明二者为同分异构体,即[5,6]和[6,6]加成衍生物。这一研究促进了对金属富勒烯阳离子的理解并为其衍生物的合成提供了新的思路。