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全铁氢化酶能高效可逆的催化质子还原产氢，其活性中心具有双八面体的蝶状几何结构，与金属有机配合物[Fe2(μ-SR)2(CO)6-xLx]的结构非常相似。因其独特的结构特征和高催化活性，全铁氢化酶活性中心的结构和功能模拟引起了生物无机化学家们极大的兴趣。目前，主要的挑战是了解全铁氢化酶的催化机理以及寻求具有催化活性的仿生催化剂。本论文合成了一系列磷配体取代的全铁氢化酶活性中心二铁二硫模型配合物，并对模型化合物的结构，电化学性质以及质子化进行了研究。为进一步研究全铁氢化酶的催化机理提供了帮助。本论文主要内容分为以下两个方面:
利用配体2，3-二溴甲基吡嗪与Fe2S2(CO)6反应得到两种化合物，分别为模型化合物[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)6][1]为主产物以及该反应的二聚体副产物[μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)6]2。利用模型化合物和一些单膦以及双膦配体反应得到一系列磷配体取代的模型化合物。模型化合物1与dppm(dppm=bis(diphenylphosphino)methan)反应得到三种构型不同的取代产物，[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)5(dppm)][2],[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)4(k2-dppm)][3]和[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)4(μ-dppm)][4]。模型化合物1与不同的单膦配体反应分别得到一取代的模型化合物[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)5L][5，L=PEt3;6，PMe3;7，PPh3;8，Me2PPh]。模型化合物1与异丁氰配体反应得到一取代的化合物[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)5(ButNC)][9]和二取代的产物[(μ-CH2S)2C8H4N2][Fe2(CO)4(ButNC)2][10]。所有的化合物都通过元素分析，红外，质谱以及核磁进行了表征。除了化合物6和8外，其他化合物的结构通过X光单晶衍射测定。并研究了所有化合物质子化和电化学性质，以及催化质子还原的过程。
从2-氨基吡啶出发，合成了含两个羟甲基的吡啶配体，利用该配体与Fe2(HS)2(CO)6反应，得到含吡啶基团的模型化合物[(C5H4N)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)6][11]。同样的，利用模型化合物分别与两个单膦配体，一个双膦配体和异丁基腈反应，我们得到了模型化合物的取代衍生物[(C5H4N)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)5(PMe3)][12],[(C5H4N)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)5(PPh3)][13],[(C5H4N)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)5(dppm)][14],[(C5H4N)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)4(μ-dppm)][15]和[(C5H4N(μ-CH2S)2Fe2(CO)4(ButNC)2][16]。所有的化学物都经过元素分析，红外，质谱和核磁表征，除了化合物12，所有的化合物的晶体结构都通过X-射线单晶衍射测定。化合物11在甲苯溶液中加入酸HBF4·OEt2的质子化，得到模型化合物11的质子化产物[(C5H4NH+)N(μ-CH2S)2Fe2(CO)6][BF4]-[11H]并得到晶体结构。我们也研究了化合物12-16在室温下的质子化过程，通过红外以及核磁图谱表明，质子都是结合在吡啶N原子上的。我们也研究了含吡啶的模型化合物的电化学以及催化质子还原的过程。电化学图谱表明，被取代的模型化合物的还原电位没有出现在比模型化合物11更正的位置，而当所有模型化合物的电化学中加入HBF4·OEt2时，都在更正的位置出现一个还原峰，根据实验结果，提出了一个模型化合物可能的催化机理，为了理解全铁氢化酶活性中心桥连N原子作为分子内碱基的反应特性，进而为全铁氢化酶还原质子产氢的机理提供了实验依据。
所有的模型化合物在CO气氛下的电化学过程也做了研究，发现在CO气氛中，所有的化合物的氧化还原的可逆性增强，也表明在CO条件下的第一还原产物更稳定从而抑制了进一步的还原过程。