由于氢化酶能够高效催化质子还原产氢,一直吸引着众多研究者的目光。自从其晶体结构被揭示以来,氢化酶活性中心的结构和功能模拟更是引起了人们的广泛关注。随着对氢化酶活性中心研究的不断深入,研究者不是单纯的模拟自然界的结构,而是更加重视设计合成具有氢化酶催化功能的金属配合物。本论文合成了两种吡啶衍生配体L1(2-(2’-吡啶)-1,8-二氮萘)和L2(2-(2’-吡啶)-喹啉),并进一步合成得到了含分子内碱基和弱配位配体的非平面结构的镍、钴、铁、铜配合物,[M(L1)2(H20)2]Y2(M=Ni(1),Co(2),Y=BF4；M=Fe(3),Y=ClO4)和[Cu(L1)2(sol)](sol=MeOH(4),H2O(5)),以及不含分子内碱基和易解离配体的对照配合物,[Ni(L2)3](BF4)2(6)。通过元素分析、质谱、红外、核磁和X-光单晶衍射等方法表征了以上几种配合物的结构。配合物1-6的晶体结构表明,镍、钴和铁配合物为六配位的八面体构型,而铜配合物为五配位扭曲的四角锥构型。在这些配合物的中心金属附近含有质子化位点和易解离的配体,并且配合物中未配位的氮原子与配位的水分子或甲醇分子之间存在分子内氢键,正是这种作用的存在使水分子和甲醇分子配位稳定,不易进一步被取代。通过对比实验证明这种分子内氢键有助于使含有弱配位配体的配合物稳定化。电化学循环伏安测试表明,含有L1和L2配体的两种镍配合物1和6的氧化还原峰位置相近,形状相似。在对甲苯磺酸存在下,配体在-0.6V(相对于Fc+/Fc电极)发生电化学加氢还原,含有分子内碱基的配合物1比不含碱基的配合物6的催化还原峰向阳极移动150mV,更有利于质子还原。以荧光素为光敏剂,研究了以上配合物的光诱导催化产氢性能。镍配合物1和6具有可见光诱导催化产氢活性,钻和铁配合物催化产氢活性很低,而铜配合物不具有催化产氢活性,这表明金属中心是影响催化产氢活性的关键因素。相对于配合物6,配合物1表现出更好的光致产氢催化活性和稳定性。配合物1高的光化学催化产氢活性很可能是由于配体上未参与配位的氮原子具有俘获质子的能力,并且配位的水分子可以与外部的水分子通过形成氢键构成质子传递通道,有利于水分子的还原产氢。