天然光合作用将太阳能转化为化学能，这是地球上所有生物赖以生存的过程。在光合作用中，维持能量所需的电子来源于光驱动的水氧化过程。在光系统二的活性中心，叶绿素(P₆₈₀)吸收太阳光，将电子传递给电子受体、醌A和醌B，同时光氧化的P₆₈₀⁺从释氧中心（OEC）中得回电子（通过Tyr_z氧化Mn4Ca簇），经过四次光诱导电子转移，两分子水最终被氧化生成一分子氧气。而本论文构建OEC模型的目的正是在于研究电化学或光驱动的催化水氧化。本论文分别设计并构建了下列三类模型体系：1、氧杂蒽Corrole配体5，6及高价的金属络合物Mn^Ⅳ（7，9）和Cu^Ⅲ（8，10）模拟释氧中心（OEC）；2、Boc保护的酪氨酸Corrole化合物13，14及高价金属金属络合物Cu^Ⅲ（15，17）和Mn（16，18，18’）模拟OEC中的Tyr-Z和Mn4Ca簇；3、三联吡啶钌通过酰胺键连接的铜Corrole络合物22模拟P₆₈₀和OEC。本论文共合成了20种新化合物，并利用核磁、质谱、紫外可见光谱、元素分析、电化学等多种手段对大部分化合物的结构和性质进行了研究。我们根据文献的方法从硝基化合物2出发，经过还原和酰化反应得到单臂5和双臂6氧杂蒽Corrole配体化合物，分别与铜锰络合得到金属络合物7～10。通过质谱、紫外可见光谱、电化学等方面的研究，确定了锰络合物7和9金属中心的价态为Mn（Ⅳ）。利用循环伏安法研究了金属络合物7～10的电化学性质，发现金属锰化合物能够在较低的电压下被氧化成高价金属络合物，并证明Corrole配体化合物能够很好地稳定高价金属。在电化学条件下，锰化合物7，9在较低电压下（大约0.80 V vs Ag／Ag+）表现出催化水氧化的性能，产生的氧气利用电化学和氧电极检测，同时确定双臂金属锰络合物9的催化效率明显的高于单臂金属锰络合物7。而金属铜络合物8、10在催化水氧化过程中没有表现出任何活性。其次，为了更好地解释释氧中心OEC与Tyr之间的相互作用，本文合成了Tyr-Corrole化合物15～18、18’。通过同样的方法确定了锰化合物16、18的价态为Mn（Ⅳ），而化合物18’的价态为Mn（Ⅲ）。通过金属络合物15～18、18’的电化学曲线，发现Tyr基团上苯酚的氧化电位明显高于Corrole环和Mn^Ⅲ／Mn^Ⅳ的氧化电位，说明具有氧化性的Tyr自由基，可以通过电子转移实现对金属Corrole环的氧化。同时，我们得到化合物17的晶体结构，确定了化合物中各个基团的结构和相对位置，为更好的模拟释氧活性中心提供了很好的依据。应用金属Tyr-Corrole络合物在电化学、化学和光化学条件下研究催化水氧化，没有发现放氧产生。我们最终目的是实现光驱动水氧化，所以本文采用两种不同方法得到了Ru（bpy）₃Cu-Corrole化合物22。通过金属Ru-Cu络合物22的电化学研究发现Ru^Ⅱ／Ru^Ⅲ的氧化电位明显高于Corrole环；并且通过对比化合物[Ru（bpy）₃]²⁺的发射光谱发现化合物22发射光谱发生了明显的淬灭，这说明可以通过光照实现[Ru（bpy）₃]²⁺与铜Corrole两部分之间的分子内电子或能量转移。本文通过引入高价Mn（Ⅳ）-Corrole化合物，建立了一套较为完整的在结构或功能上模拟包括P₆₈₀、Tyr_z、OEC的模型体系。锰化合物7和9实现了碱性条件下的电化学水氧化放氧，而铜化合物在此条件并没有表现出催化水氧化性能。