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氧是地球上几乎所有生物必需的物质，模拟与氧相关的蛋白酶具有重要意义。研究表明模拟过氧化氢酶的配合物，是一种调节肿瘤细胞能量代谢和氧代谢的调节剂，能诱导肿瘤细胞凋亡，是一种有效的抗肿瘤药物。另外，通过模拟光系统Ⅱ(PSⅡ)实现利用太阳能驱动水的氧化分解释放氧气。在生物体内模拟PSⅡ可发展以水为氧源的新型光动力学治疗剂，用于多种疾病的治疗。其次，研究模拟光系统Ⅱ的功能，发展高效水氧化催化剂，对于发展绿色光化学合成新方法和清洁能源具有重要意义。 本论文综述了过氧化氢酶模拟物和PSⅡ模拟物的研究现状，设计合成了2个新型吡咯甲酮衍生物PPM和PPMdpa，2个锰配合物、4个钴配合物、1个锌配合物和2个电催化水氧化的分子器件，对配体PPM、PPMdpa和锰、钴配合物运用红外、紫外-可见光谱、质谱、核磁、热稳定性、电化学、SEM等方法进行了表征，用X-射线单晶衍射法分析了Mn1和Co1的晶体结构;分析了配合物模拟过氧化氢酶活性和模拟PSⅡ的活性，主要创新点如下: (1)发现吡咯甲酮基衍生物为配体的的Mn(Ⅱ)配合物具有模拟过氧化氢酶和抑制LDH-A的活性。这是国际上首次报道多功能模拟过氧化氢酶的Mn(Ⅱ)配合物还具有抑制LDH-A的活性。配合物Mn2能减少HepG-2癌细胞内的HIF-1α的表达。研究表明配合物Mn2是调节HIF-1α表达、模拟过氧化氢酶、抑制LDH-A多功能抗肿瘤药物，这为发展调控肿瘤细胞中的氧气代谢和能量代谢的药物提供新的途径。 (2)发现钴配合物[(PPMdpa)CoCl2](Co1)是一种新型的催化氧化水的催化剂，具有光驱动催化水氧化的特性，这是首次报道光驱动催化氧化水配合物同时具有光敏剂和电子接受体的功能。为了深入了解配合物和催化氧化水之间的构效关系，在Co1的基础上设计合成了配合物Co2-Co4，并研究了催化水氧化产生氧气的活性，发现Co2、Co3的催化活性比Co1的活性更高，并验证配体中的吡咯甲酮在催化氧化过程中起到电子接受体的作用;成功设计出了多功能的催化氧化水催化剂，催化剂具有结合有机光敏剂和电子接受体为一体的特征，为发展模拟光系统Ⅱ的分子催化系统提供了一个新的思路。 (3)设计合成了吸附基团是羧酸根的电催化水氧化器件D1(FTO@TiO2@py@Co1)和配合物直接吸附电催化水氧化器件D2(FTO@TiO2@Co2)，研究了这两种分子器件的电催化氧化水的活性，发现D1有较高的TON值，器件D2具有很高的平衡电流密度，结果表明电化学催化水分子器件是一种较好的可见光驱动的光电转换功能材料。