双膦酸盐类是目前治疗骨质疏松症的最重要药物,通常以口服或静脉注射用药。主要用于治疗骨质疏松症、变形性骨炎症、恶性肿瘤骨转移引起的高钙血症和骨痛等各种常见的骨病。随着人们对双膦酸盐类化合物的深入研究和广泛应用,其发展十分迅速,已形成三代产品。利塞膦酸钠为第三代双膦酸盐类抗骨质疏松药物中上市较早,疗效明显的强于一、二代产品。但作为目前治疗骨质疏松症的最主要药物之一,利塞膦酸钠的缺陷是双磷原子上的四个羟基易与食物中的Ca2+及人体内的微量金属离子(Co2+, Ni2+, Cu2+,Fe3+,Cr2+)鳌合形成配合物或沉淀,从而使其在体内的药物利用度大为降低。为了克服这一问题,通过对该药物分子的结构进行优化,方案是基于利塞膦酸钠的双膦酸母体结构,对双膦酸分子进行脂化或／并环化且引入亲水性基团。按照这个实验方案,本论文主要完成了以下的研究内容：1、合成第三代双膦酸盐类抗骨质疏松的原料药物利塞膦酸钠。2、为探明利塞膦酸与金属离子的络合能力,设计合成了利塞膦酸与钙离子及系列过渡金属离子配合物。结果表明,利塞膦酸与过渡金属形成了1：1的配合物。3、为研发利塞膦酸盐类的抗骨质疏松新药,设计合成单一取代、双一取代和环化的三个利塞膦酸衍生物,这些化合物的合成均未见文献报道。4、成功将连接器基团引入利塞膦酸吡啶环的氮原子上,再进一步引入荧光试剂,获得了一种新颖的荧光探针型利塞膦酸药物分子,为研究其药物的作用机理提供了基础。以上所有合成的化合物通过元素分析、红外、紫外、核磁共振等分析测试进行结构表征,并得以确认。