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利用改进后的电弧放电法制备了大量含有Pr原子的内嵌金属富勒烯,经1,2,4-三氯苯提取和制备型高效液相色谱多步分离后,得到了内嵌金属富勒烯衍生物Pr@C72(C6H3Cl2)、Pr@C74(C6H3Cl2)和双金属内嵌富勒烯Pr2@C72。使用分析型高效液相色谱对所分离的三种产物进行了纯度验证,利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱和激光解吸飞行时间质谱证实了样品的分子组成,并联合紫外-可见-近红外吸收光谱和理论化学方法确定了内嵌金属富勒烯衍生物Pr@C72(C6H3Cl2)、Pr@C74(C6H3Cl2)和双金属内嵌富勒烯Pr2@C72中的碳笼结构和取代基在碳笼上的连接方式。利用理论化学方法详细研究了内嵌金属富勒烯Pr@C72和Pr@C74的异构体结构、相对稳定性和异构体的热力学几率分布。此外,利用与参比分子对比的方法确定了内嵌金属富勒烯Pr@C72和Pr@C74中金属的形式电荷,并利用碎片电子差分密度方法详细研究了Pr@C2(10612)-C72、Pr@C2v(11188)-C72、Pr@D3h(14246)-C74和Pr@D3h(14246)-C74(C6H3Cl2)中Pr原子与碳笼之间的电子转移与轨道相互作用。利用分子的带隙与自由基特性,解释了相关富勒烯、内嵌金属富勒烯和内嵌金属富勒烯衍生物的相对活性,并分析了它们在实验上分离的可能性。此外,利用理论化学数据详细分析了Pr2@C72分子中两个Pr原子选择D2(10611)-C72作为内嵌母笼的原因,并进行了Pr2@D2(10611)-C72与重氮金刚烷的加成反应,利用基质辅助激光解吸飞行时间质谱对其产物组成进行了确定,同时采用理论方法计算了单加成产物的异构体结构和热力学几率。