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以唯铁氢化酶活性中心(H-簇合物)的结构和功能模拟为主要内容的仿生化学已经发展成为生物金属有机化学领域的一个研究前沿。它的发展不但有助于人们深入理解唯铁氢化酶活性中心的结构和催化机理，也可以为新型廉价高效制氢催化剂的设计合成提供一条有效的途径，在解决人类所面临的日益严重的能源和环境问题方面具有重要的理论意义和潜在的应用前景。基于此，本论文开展了新型唯铁氢化酶活性中心模型物的合成、结构及功能研究工作，取得了如下成果：
1.本论文共合成了8个氧杂丙撑(ODT)、10个硫杂丙撑(TDT)、4个氮杂丙撑(ADT)和2个碳丙撑(PDT)类唯铁氢化酶活性中心模型物，这24个新模型物的结构经元素分析、<1>H NMR、<19>F NMR和<31>P NMR谱表征，并用X-射线衍射技术测定了其中14个模型物的单晶分子结构。
2.通过母体模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,6>的直接羰基取代或者氧化脱羰配体取代反应，首次合成了5个含有CN<->、PPh3以及金属硫醚 Cp(CO)<,2>FeSPh等配体的新型氧杂丙撑类单蝶状模型物，并对模型物 Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,6>和 [Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,5>][Cp(CO)<,2>FeS Ph]的<57>Fe Mossbauer谱和电化学性质进行了仔细研究，发现在弱酸醋酸作为质子源时，母体模型物可以有效地电化学催化质子还原生成氢气，并提出了催化机理。
3.通过模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,6>的氧化脱羰配体取代反应，首次合成了双蝶状模型物[Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,5>]<,2>[1，4-(CN)<,2>C<,6>H<,4>]和[Fe<,2>(μ-SCH<,2>OCH<,2>S-μ)(CO)<,5>]<,2>[(η<5>-Ph<,2>PC<,5>H<,4>)<,2>Co]<+>(PF<,6>)<->，并通过循环伏安法研究了它们的电化学性质，发现它们所含的两种桥联配体都具有在两个[2Fe2S]簇核间进行电子传递的功能。
4.首次合成了含有硫杂丙撑基双硫桥结构单元的母体模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>SCH<,2>S-μ)(CO)<,6>，并通过其桥头硫原子与过渡金属的配位反应合成了四个具有 S→ML<,n> 配位结构的模型物{[Fe(CO)<,3>(μ-SCH<,2>)]<,2>S}[M(CO)<,5>](M=Cr,W)和{[[Fe(CO)<,3>(μ-SCH<,2>)]2S][Fe(η<5>-C<,5>H<,4>R)(CO)<,2>]}BF<,4>(R=H，Me)。通过X-射线衍射方法和循环伏安法研究了桥头硫原子的化学修饰与蝶状[2Fe2S]簇核中铁原子氧化还原性质之间的关系；此外，在(Et<,3>NH)Cl作为质子源时，母体模型物可以电化学催化还原质子生成氢气，提出了一种新颖的催化机理。
5.首次通过母体模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>SCH<,2>S-μ)(CO)<,6>的CO取代反应合成了一系列含有强给电子配体的单取代或双取代模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>SCH<,2>S-μ)(CO)<,6-x>L<,x>(x=1或2，L=CN、t-BuNC或PMe<,3>)；通过<1>H NMR和<31>P NMR监测的方法研究了模型物Fe<,2>(μ-SCH<,2>SCH<,2>S-μ)(CO)<,4>(PMe<,3>)<,2>与不同强度酸的原位反应，发现其铁．铁键可以与强酸发生氧化加成反应，并且分离制备了与强酸反应的质子化产物；此外，还通过电化学方法研究了其质子化反应行为及质子化产物的氧化还原性质。
6.首次通过氮杂丙撑类模型物[μ-SCH<,2>)<,2>NR]Fe<,2>(CO)<,6>(R=CH<,2>CH<,2>OH，H)的官能团转化反应合成了新型N-官能团化的三级脂肪胺类模型物[μ-SCH<,2>)<,2>NCH<,2>CH<,2>R<1>]Fe<,2>(CO)<,6>(R<1>=Br，SCOMe)和酰胺类模型物[μ-SCH<,2>)<,2>NCOCH<,2>R<2>]Fe<,2>(CO)<,6>(R<2>=Cl，SCOMe)，并研究了它们桥头氮原子碱性与结构之间的关系。这些带有活泼官能团的模型物为合成与H-簇合物结构和功能更为接近的模型物奠定了一定基础。
7.首次合成了Fe-官能团化的丙撑类模型物Fe<,2>(μ-S<,2>C<,3>H<,6>)(CO)<,5>(PPh<,2>H)，进一步通过活泼P-H键的官能团转化反应合成了首例具有[3Fe2SP]结构的模型物[Fe<,2>(μ-S<,2>C<,3>H<,6>)(CO)<,5>][Cp(CO)<,2>FePPh<,2>]，其单晶结构经X-射线衍射技术测定。