中文摘要：

金属配合物常作为模型化合物模拟生物氧载体的氧合作用，组氨酸等α-氨基酸Co配合物在常温下和水溶液中有良好的可逆吸氧性能。研究可逆吸氧配合物的配位结构和配位模式，可阐明配位模式和结构与吸氧性能的关系。本项目选择和设计合成含杂环结构的α-氨基酸和邻氨基羟基化合物作为配体，制备不同结构的含三配位原子（NNO）的单配体Co配合物或双原子(NO)配体混配Co配合物，测定Co配合物的氧合常数、氧合容量、可逆性能、可逆循环吸氧次数、吸氧速率等参数；通过改变Co配合物的配位结构或配位基团，提高和改善Co配合物的吸氧能力、吸氧速率和可逆次数。通过系统研究含杂环结构的α-氨基酸和邻氨基羟基Co配合物的氧合作用，进行结构与性能关系的研究，探讨其可逆吸氧的基本结构单元、配位模式和作用机理，研究结果对发现和合成具有良好可逆吸氧的模型化合物、揭示生物氧载体的可逆载氧机理有着重要的作用。

结论摘要：

金属配合物常作为模型化合物模拟生物氧载体的氧合作用；组氨酸等α-氨基酸Co配合物在常温下和水溶液中有良好的可逆吸氧性能。研究可逆吸氧配合物的配位结构和配位模式，可阐明配位模式和结构与吸氧性能的关系。本项目选择和设计合成了含杂环结构的α-氨基酸和邻氨基羟基化合物为配体，制备了不同结构的含三配位原子（NNO）或双配位原子(NO)配体的Co配合物，研究了氮杂环基α-氨基酸的合成及其Co配合物氧合作用，发现吡啶基、咪唑基和噻唑基的α-丙氨酸的Co配合物都具有有良好的可逆吸氧性能；其可逆吸氧性能是目前所报道的最好的。 α-氨基酸和β-氨基酸Co配合物的氧合性能研究，证实了α-氨基酸Co配合物可逆吸氧的基本结构单元为α-氨基酸基团，而β-氨基酸Co配合物不吸收分子氧。其后通过改变配体的配位结构或配位基团，分别选择了相同类型的配体组氨酸、组胺醇和组胺Co (II)配合物、４种不同类型的N，O双功能团配体的Co配合物，通过测定其吸氧能力和可逆次数，进行了结构与性能关系的研究，进一步发现α-氨基酸基团在Co配合物可逆吸氧性能起决定性作用。第二配体咪唑对α/β-氨基酸-Co配合物的氧合可逆性能有很大的影响。通过理论计算与能量分析、Co配合物的EPR和X-射线单晶衍射和质谱分析，研究了氧合Co配合物的形态、结构和氧合机理，初步确定了氧合Co配合物配位模式和作用机理。以环己烯为考察底物，对能可逆吸氧的氨基酸Co(II)配合物的催化性能进行了考查，结果发现L-谷氨酸Co(II)配合物能活化吸收的分子氧，产生催化氧化环己烯的效果。在最佳条件下，环己烯的氧化产物主要有环氧环己烷、环己烯醇和环己烯酮，且环己烯的转化率达82.5%，Co(II)配合物活化分子氧氧化环己烯反应是自由基反应。　　对比研究了13种氨基酸Co(II)配合物的可逆氧合性能和催化活性，发现它们的可逆氧合性能和催化活性间有一个关联，配合物完成一个可逆吸氧周期的用时越短、其可逆氧合性能越好，催化性能越差；相反完成一个可逆吸氧周期的用时越长，可逆氧合性能越差的配合物其催化性能却更好。研究结果对发现、设计和合成具有良好可逆吸氧的模型化合物、揭示生物氧载体的可逆载氧机理和发现活化分子氧的催化反应都有着重要的作用。