本文设计、合成了9种类叶绿素催化剂镁卟啉，研究了镁卟啉合成的方法和机理，并对其催化活化CO2合成环碳酸酯的性能进行了深入的研究，设计了间位烷基/芳基取代镁卟啉的结构；改进了金属盐与卟啉配体在极性溶剂中合成镁卟啉的方法，研究了KOH催化合成镁卟啉的机理；采用理论与实验相结合的方法，研究了镁卟啉仿生催化CO2与环氧化物反应合成环状碳酸酯的方法，提出镁卟啉活化CO2，并与环氧化物发生偶联反应生成环状碳酸酯的可能路径。　　在类叶绿素催化剂的结构设计中，考虑到镁卟啉在结构上与叶绿素有相同的18个π电子的卟吩环和中心金属--镁，为提高镁卟啉的稳定性，通过在卟吩环的间位引入取代基，设计了间位芳基/烷基取代的类叶绿素化合物镁卟啉的结构。根据叶绿素的结构特征，将镁卟啉分为间位芳基取代和烷基取代两类镁卟啉。　　首先，合成了上述两类卟啉配体，间位芳基取代的卟啉配体(T(p-R)PP)，分离收率为30％-50％，间位烷基取代的卟啉配体(TAP)，分离收率为1.0％-7.8％。通过比较两类卟啉配体的收率，发现合成TAP的难度比合成T(p-R)PP大得多。其次，发现了一种高效合成镁卟啉和钙卟啉的方法，即引入KOH为催化剂的液相法，并利用该方法催化合成了9种镁卟啉和5种钙卟啉，其分离收率73％-83％，并将间位芳基取代镁卟啉(MgT(p-R)PP)的合成时间从传统方法的10h缩短为0.5h。再次，研究了KOH在镁卟啉/钙卟啉合成中的催化作用：即以四苯基镁卟啉(MgTPP)的合成为模型反应，研究了KOH在镁卟啉合成中的特殊催化作用，并提出了KOH催化镁卟啉合成的可能路径。　　考察了合成所得类叶绿素催化剂镁卟啉的催化性能，选择CO2和环氧氯丙烷偶联反应合成氯丙烯碳酸酯(CC)为模型反应，在环氧氯丙烷为50mmol，催化剂为5×10-3mmol，三乙胺(TEA)为6.25×10-3mmol，CO2分压为1.5MPa的条件下，于140℃下反应8h，采用催化剂MgT(p-R)PP所得CC的收率为84.8％-96.3％；而采用催化剂MgTAP所得CC的收率为43.4％-55.5％，均比没有催化剂的空白实验中CC的收率7.3％高出很多。这说明类叶绿素镁卟啉对上述反应具有显著的催化作用；其中，以MgT(p-NO2)PP作为催化剂时，CC的收率可达96％。　　进一步研究了镁卟啉仿生催化活化CO2的机制和MgTPP催化CO2和环氧氯丙烷偶联反应合成CC的规律和机理。获到了每个反应体系中CO2和环氧氯丙烷偶联反应的优化反应条件和收率，当压力范围在1-16MPa时，该反应的优化条件为：环氧氯丙烷(0.2mol)，MgTPP(1.0×10-5mol)，助催化剂TEA(5.0×10-6mol)，CO2(7.5MPa)，140℃，1h，CC的选择性99％，收率80％；而当压力范围在0.1-2.5MPa时，其优化条件为：环氧氯丙烷(50mmol)，MgTPP(5.0×10-3mmol)，助催化剂TEA(6.25×10-6mol)，CO2(1.5MPa)，140℃，8h，CC的选择性99％，收率92％。研究了催化剂MgTPP对CO2和环氧氯丙烷偶联反应的作用机制，实验结果和理论计算均辅助证明了MgTPP能够有效地吸收和活化CO2，从功能上模拟叶绿素活化和固定CO2的作用，并在此基础上提出了镁卟啉催化CO2和环氧氯丙烷偶联反应合成CC的可能机理。另外，在CO2(7.5MPa)，140℃，1h的反应条件下，研究了MgTPP高效催化CO2和系列环氧化物的规律，发现MgTPP催化CO2和环氧丙醇的偶联反应时表现出很高的催化活性，其活性转化频率(TOF)最高可达18989h-1；在优化的反应条件(环氧化物：0.2mol，TEA：5×10-6mol，MgTPP：1×10-5mol，P：7.5MPa，T：140℃，t：1h)下，主产物环状碳酸酯的选择性均超过97％，收率则在74％-94％之间。　　通过设计、合成系列镁卟啉作为叶绿素的模型化合物，研究其高效催化CO2和系列环氧化物的偶联反应，证明镁卟啉能在一定程度上具有模拟叶绿素活化和固定CO2的功能，丰富和发展了金属卟啉仿生催化理论，对开发结构和性能更好的类叶绿素催化剂，更高效地实现CO2的化学固定具有指导意义。