金属咔咯配合物具有很好的催化氧化活性,常用来催化有机物氧化,甲醇是甲烷转化的理想产物,由甲烷直接部分氧化得到甲醇具有广阔的应用前景。本文计算了金属锰咔咯/氮杂咔咯催化氧化甲烷生成甲醇的反应,研究其反应机理,以期能寻找到一种甲烷一步直接制得甲醇的新方法并为实验提供理论依据。同时定向外加电场（OEEFs）可以作为―隐形催化剂‖对化学反应进行调控,目前在众多反应中已得到应用。通过计算OEEFs对于金属锰咔咯催化氧化甲烷制甲醇的影响,研究其催化作用,为OEEFs的应用研究提供参考。本文使用了Gaussian 16程序和含有色散校正的密度泛函方法B3LYP-D3进行计算,通过研究推测出反应中同时包含着Mn-O-O氧化和Mn（V）-oxo氧化两种方式。首先金属锰咔咯与O₂作用可得到具有氧化活性的Mn-O-O咔咯,Mn-O-O咔咯中的端基O提取了CH₄的一个氢,后通过rebound反应,羟基迅速地回到底物上得到了CH₃OH和Mn（V）-oxo咔咯。同样Mn（V）-oxo咔咯也具有很强的氧化能力,在反应过程中会发生自旋翻转,以五重态势能面进行反应。其历程为首先端基O提取了氢,形成了甲基自由基（CH₃·）和Mn-OH结构的中间体,后迅速发生rebound反应,将其氧化为CH₃OH同时得到金属锰咔咯,完成了催化氧化反应。研究OEEFs对于此反应的影响,通过构建偏向反应轴方向和垂直于咔咯环的方向的两种电场,研究发现过渡态和反应物的稳定性都会随着OEEFs的方向和场强的变化而变化。活化能也受OEEFs的影响,尤其是在OEEFs<0的范围能明显降低反应的活化能,垂直于咔咯环的方向的电场会比偏向反应轴方向上电场的具有更强的催化效果。本文研究结果表明,在金属锰咔咯催化氧化甲烷制甲醇的反应中首先进行了Mn-O-O氧化,后得到的Mn（V）-oxo同样能发生氧化作用,两种方式中甲烷都能被氧化成甲醇。同时加入OEEFs可以对反应进行调控,是一种极具研究价值的绿色催化剂。