中文摘要：

根据光系统Ⅱ(PSⅡ)的晶体结构及其放氧的可能机理，设计合成其放氧活性中心锰/钙双金属簇的化学模拟物，研究合成模拟物的配位与结构、氧化还原性能、磁交换、催化活性以及在生物重组条件下的电子传递与放氧能力。在此基础上将光敏剂引入到锰/钙簇模拟物上，构建具有光化学活性的放氧模拟酶体系，研究在光激发下锰/钙簇的电子传递及由此引起的结构调整和对放氧反应的影响，在一定程度上再现天然PSⅡ活性中心锰/钙簇的某些性能，从而进一步理解天然酶活性中心的放氧功能和作用机制以及外围环境的结构与功能关系，为今后人类合成或逼近合成天然酶PSⅡ系统奠定必要的化学基础。项目关联新世纪我国的能源与环境问题，是科学发展的重大趋向，科学意义十分明显。

结论摘要：

根据研究计划，本项目三年来围绕光系统II释氧复合物(OEC)以锰为主的双金属结构特点，开展了Mn-M双金属簇模型化合物的合计合成、结构分析以及性能研究，取得了预期的研究成果，较好地实现了预期的目标。项目设计合成了四类Mn簇模型物Mn-Ca/K/Na双金属簇，Mn-Ni双金属簇，Mn-稀土双金属簇以及唯锰金属簇，建立了新的合成体系，并总结了某些有效的合成规律。对合成模型物进行了系统的基础表征和深入的配位与结构分析，多数合成物具有OEC中金属原子簇结构特点，如含单氧桥、双氧桥、羧基桥以及他们的混合、水对高价态锰的配位以及氯存在，引入了OEC中心的某些与放氧有关的重要特征，如价态2＋到4＋的单核、双核及多核Mn(包括四核锰)的原子簇，特别是具Mn-M双金属体系(包括Mn-Ca双金属簇)特征的化合物。研究了合成模拟物的氧化还原性能、磁交换以及电子传递能力，总结了模型物的部分性能与结构变化之间的规律。在此基础上，基于天然光合放氧过程伴随有电子和质子产生，运用电化学催化和光激发手段，初步探索了利用氢化酶还原质子放氢作为水氧化放氧推动力的可能性，为今后人类互补利用PSII放氧与氢化酶放氢两大自然界过程的原理和功能积累了必要化学实验基础。本项目在国内外SCI收录期刊发表研究论文15篇，并参加2次国内学术会议，发表了6篇会议论文。