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富勒烯分子中的多个双键和相对自由的π电子，使其化学反应比苯等平面的芳香化合物更加丰富。随着对富勒烯广泛的研究，许多具有特殊结构的富勒烯衍生物被合成出来，并在生物、医药、材料等领域具有优异的特性，表现出不可替代的应用价值。对富勒烯的官能化是富勒烯化学的重要组成部分，C60和C70是富勒烯家族中含量最多的两种分子，化学性质也很相似，都易发生亲核反应、环加成反应、自由基反应等化学反应。在众多类型的富勒烯反应中，亲核反应由于其产物结构易于控制、底物范围广泛，是富勒烯修饰最常用的反应。为了丰富富勒烯的反应及其衍生物的应用范围，本论文重点研究了富勒烯与含氧亲核试剂的反应规律、反应机理，合成了一系列富勒烯含氧衍生物并研究了其电化学性质，初步探索了碱性条件下富勒烯与炔基化合物的反应。主要研究内容包括： ⑴分别考察了在有无苄基溴存在的苯腈溶液中，C60与四丁基氢氧化铵的甲醇溶液(TBAOH/CH3OH)的反应。与以往的生成复杂混合物的报道不同，C60与OH-和CH3O-反应分别得到了结构确定的富勒烯噁唑啉衍生物与二加成和四加成的富勒烯甲氧基衍生物。首次将OH-的亲核性和碱性结合起来用于富勒烯的修饰中用，并用可见近红外光谱分别对这两个反应进行现场检测，发现反应体系分别为二负离子和一负离子体系，基于以上实验结果，提出反应机理分别为负离子接力和连续亲核/亲电的机理。 ⑵选用邻二氯苯作为溶剂，进行C60与四丁基氢氧化铵的甲醇溶液的反应。首次制备了一种新型的氧桥连接不对称的富勒烯二聚体，该二聚体同时含有1，2-和1，4-加成方式，且选择性的生成一种异构体。其电化学非常稳定且很特殊，表现出1，4-加成与1，2-加成的碳笼逐次连续被氧化还原的性质。另外，用氘代同位素实验和密度泛函理论计算对该反应的机理进行了研究。 ⑶C70的结构比C60更复杂，导致反应的区域选择性问题也比C60复杂。在苄基溴存在下，我们研究了C70与CH3O-的反应，选择性的得到了2-CH3O，1-PhCH2C70与2-CH3O，5-PhCH2C70。实验和理论都证明CH3O-加成在C70的C2位能量最低，最容易生成。在所有可能的异构体中，2-CH3O，1-PhCH2C70与2-CH3O，5-PhCH2C70在能量上最低。 ⑷研究了1，2-加成与1，4-加成方式的甲氧基富勒烯衍生物的电化学性质，发现不同加成方式的化合物电化学稳定性有很大差异，1，4-加成物得到电子后，C-O键会发生断裂。理论计算表明1，4-加成物中的[5，6]双键会影响富勒烯碳笼的电荷分布，进而影响化合物的稳定性。 ⑸利用富勒烯与炔烃在碱性条件下的反应，一锅法合成了几种富勒烯炔基氢化物。发现相同条件下，不同的炔烃与C60反应的机理有很大差别。提出了三种可能的反应机理，该研究为合成富勒烯炔基化合物提供了一条简单有效的途径。