随着能源生产和原子武器的蓬勃发展,锕系元素,尤其是钚（Pu^Ⅳ）和铀（U^Ⅵ）引发的环境和人体健康问题需要持续关注。由于突发事件（包括核事故和自然灾害）和核武器测试引起的锕系元素泄漏和扩散,经呼吸道、食道、伤口等进入人体,造成急性放射损伤、化学毒性和长期辐照影响,进而在沉积部位诱发癌变。锕系元素内沾染的处理通常应用促排配体与锕系元素形成稳定水溶性配合物,以加快其排出速度。开发低毒高效的促排配体成为促排治疗的研究热点和难点。儿茶酚胺和羟基吡啶酮作为铁载体配位子单元,具有低毒性、高螯合能力等优点,基于铁载体子单元设计、合成低毒高效配体成为目前主流的研究思路而受到持续关注,但是在该思路下设计、合成的配体普遍忽视了锕系元素内辐照产生的活性氧自由基对人体的损伤。因此本文紧跟促排配体传统的研究思路,以儿茶酚胺配位单元为基础设计、合成高螯合能力和选择性的锕系离子促排配体。同时将儿茶酚胺和羟基吡啶酮配体键连到具有“自由基海绵”之称的[60]富勒烯上,制备得到系列兼具螯合性能和抗氧化性能的双功能新型[60]富勒烯基配体,并对目标产物的合成、结构性质、抗氧化性能和螯合能力等进行研究。主要研究结果如下:（1）本文以儿茶酚胺为配位单元,设计、合成得到四类12种新型配体,利用NMR、UV-Vis、FTIR和MS等表征手段对合成过程中间体和目标产物结构进行表征,表征结果与预期结构一致。（2）采用DPPH自由基法对配体L^1-3H₂、L^4-6H₆和L^7-12H₄的抗氧化性能进行研究。结果显示,配体L^1-3H₂的抗氧化效率（AE）值分别为181、172和160,配体L^4-6H₆的AE值分别为228、256和240,配体L^7-12H₄的AE值分别为446、417、455、450、424和442,该系列配体的AE值远低于抗坏血酸的4940,仍处于较低水平,并探讨了其抗氧化作用机理。采用电位滴定和光谱滴定方法对配体L^1-3H₂、L^4-6H₆和L^7-12H₄的螯合性能进行了研究。结果显示,配体L^4-6H₆的质子化常数log K₄^H、log K₅^H和log K₆^H的平均值均低于儿茶酚的log K₂^H,主要是因为目标配体中的酰胺基团负诱导效应和酰胺基团与邻位羟基形成分子内氢键降低了苯环电子云密度,提高了配体的酸性,有利于质子的解离。配体L^4-6H₂的p Fe^Ⅲ值明显低于具有紧凑分子骨架的Me CAM和Enterobactin,表明具有柔性烷基链骨架的三儿茶酚胺配体具有更大的配位空穴,不能对离子半径较小的Fe^Ⅲ进行完美的螯合,因此L^4-6H₆对Fe^Ⅲ具有较低的p Fe^Ⅲ值。同时配体L⁶H₆的p Fe^Ⅲ值低于配体L^4-5H₆,表明更长柔性烷基链骨架的配体具有更大的配位空穴,对Fe^Ⅲ的螯合能力更低。但是对离子半径更大的Pu^Ⅳ,该系列具有柔性烷基骨架的三儿茶酚胺配体,能实现对Pu^Ⅳ配位的灵活性,从而对Pu^Ⅳ具有更高的螯合性能。配体L^7-12H₆的log K₃^H和log K₄^H的平均值均低于儿茶酚的log K₂^H,同样是因为目标配体中的酰胺基团负诱导效应和酰胺基团与邻位羟基形成了分子内氢键降低了苯环电子云密度,提高了配体的酸性,有利于质子的解离。配体L^7-12H₄的p UO₂^Ⅱ值显著高于四齿的Bis-Me-3,2-HOPO和六齿的TMA（2Li-1,2-HOPO）₂,该结果超出预期可能是因为平面的配体结构对UO₂^Ⅱ的配位环境具有很好的预构造能力,能很好的匹配UO₂^Ⅱ的配位环境。同时所有配体的p Zn^Ⅱ值显著的低于广谱螯合剂1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸（DOTA）和二乙烯三胺五乙酸（DTPA）,表明儿茶酚胺类配体对生物体内重要的二价金属离子螯合能力较差,对锕系离子具有选择性螯合能力。（3）本文基于[60]富勒烯设计、合成两类13种新型[60]富勒烯基配体,探讨了其合成反应机理,对合成过程的中间体和目标产物进行结构表征,表征结果与预期结构一致。配体（19a-g）的水溶性达到105-163 mg cm^-3的较高水平,多个儿茶酚胺和羟基吡啶酮配位单元的引入解决了[60]富勒烯的水溶性问题。通过DPPH自由基法对配体（19a-g）的自由基清除速率研究结果显示,其一级反应速率（k₁）值均达到5.5×10^-2 min^-1左右,比文献已报道的[60]富勒烯衍生物的k₁值高一个数量级。通过模拟元素Ce^Ⅲ的荧光滴定对配体（19a-g）的螯合性能研究结果显示,其条件稳定常数（log K_a）值分别为5.30、5.82、5.94、5.15、5.74、6.11和5.97,表明该系列配体对模拟元素Ce^Ⅲ具有一定螯合能力。本文通过引入多个儿茶酚胺和羟基吡啶酮解决了[60]富勒烯水溶性问题,实现了[60]富勒烯基配体兼具螯合和抗氧化性能的双功能设想。