富勒烯是碳的一种重要的同素异形体,有机化学家利用传统的化学方法合成并制备了一系列富勒烯的衍生物。这些富勒烯衍生物在材料科学、生命科学以及纳米科学中有着重要的应用。但是在利用传统化学方法合成富勒烯衍生物的过程中,通常存在着反应条件苛刻、副反应多、产物不单一等问题。近年来,用电化学方法进行富勒烯的衍生化反应可以高效、高选择性地得到富勒烯衍生物。因此,电化学衍生的方法受到了越来越多的富勒烯化学家的关注。本文主要通过电化学的方法对富勒烯以及富勒烯衍生物进行化学修饰,从而得到新型加成模式富勒烯衍生物。得到的新型加成模式衍生物的反应机理及反应的选择性通过理论计算做了系统的研究。1.研究了电化学生成的[60]富勒烯二负离子与非同碳二溴脂肪类化合物的反应,得到了一系列富勒烯全碳环衍生物。由于与富勒烯相连的碳具有手性,我们通过计算化学验证了产物异构体的比例。该研究为构筑全碳环富勒烯衍生物提供了新的方法和思路。2.研究了电化学生成的[60]富勒烯二负离子与大位阻亲电试剂二苯基溴甲烷、2-溴代丙二酸二乙酯以及三苯基溴甲烷的反应,分别得到了不同反应类型的产物。当反应物为二苯基溴甲烷时,得到了 1,2-和1,4-加成模式的富勒烯二加成产物;当反应物为2-溴代丙二酸二乙酯时,得到了富勒烯三元环产物;当反应物为三苯基溴甲烷时,得到了富勒烯二聚体(C120)。通过这些反应的研究,进一步加深了对富勒烯负离子与亲电试剂反应行为的理解。3.研究了电化学生成的[60]富勒烯吲哚啉二负离子与邻二溴苄的反应行为,通过温度控制选择性地合成了 1,2,3,4-及1,2,4,17-两种四加成富勒烯衍生物。得到的1,2,4,17-富勒烯四加成衍生物可以进一步通过电化学衍生和三氟乙酸反应得到1,2,3,4,9,10-富勒烯六加成衍生物。得到的1,2,4,17-加成模式为新型富勒烯四加成衍生物,首次在富勒烯多加成衍生物中报道。这种通过电化学合成富勒烯多加成衍生物的方法为今后设计合成新型加成模式的富勒烯衍生物提供了思路。4.研究了电化学生成的[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)二负离子和二碘甲烷的反应,意外地得到了一种PCBM的酯基链连接到富勒烯表面的1,2,3,4-富勒烯四加成衍生物。我们对该产物的电化学行为进行了研究,并测试了其有机太阳能电池的性质。