金属酶生理功能的实现一般与金属的配位环境密切相关,因而研究金属酶活性部位的结构变化具有重要的意义。金属酶的功能与结构的关系以及人工模拟是一个复杂的过程,本论文设计合成了一系列扭曲程度可调的马鞍型与波浪型锌卟啉作为目标模拟化合物,通过NMR、X-ray、UV-vis、HR-MS以及DFT理论计算等表征手段对其结构和性能进行分析。通过从单晶结构提取参数,观察它们N₄核的几何变化,探讨核尺寸变化对金属电子结构的影响,以揭示配体环境对金属酶功能的潜在贡献。本论文运用捆扎策略调控卟啉大环的变形方式和扭曲度,通过对经典的Lindsey和Alder-Longo卟啉合成方法的改进,实现了高度扭曲卟啉的较高产率合成。（1）通过改变两条捆扎链（-O（CH₂）_xO-）的捆扎位置以及链中碳原子的个数来分别对大环的变形方式和扭曲度进行调控,其中,本文涉及的变形方式包括马鞍型与波浪型两类。（2）通过综合优化催化剂（TFA）、氧化剂（DDQ）和反应猝灭剂（Et₃N）等反应条件合成扭曲度连续变化的非平面卟啉,使其合成产率都提高13%以上。卟啉变形方式和扭曲度的变化直接作用于大环的核,这使马鞍型与波浪型锌卟啉的中心金属锌具有不同的电子结构和键合性能。通过DFT对金属锌与卟啉环进行理论分析,发现:（1）随着马鞍型锌卟啉扭曲程度增加,N₄核从4.04?压缩到3.78?(L_NNx),说明大环变形的直接贡献在于调整核尺寸;（2）前线轨道能级差由3-Zn-s的2.57 e V降低到了1-Zn-s的2.25 e V,卟啉环的扭曲能缩短HOMO-LUMO之间的差值;（3）轴向咪唑的键合使1-Zn-s的E_HOMO增加约0.3 e V,说明轴向push效应可转移到卟啉环上,轴向咪唑键合扩大了它们之间的差值。大环变形和轴向键合都能使分子的基态能量得到相应的提高。此外,多角度并系统的比较了两种不同构象锌卟啉的异同点。本论文的研究结果为更好的理解和模拟金属酶的配位环境,尤其是锌酶多咪唑配位环境的作用提供了可靠的理论和实验支持,波浪型与马鞍型金属卟啉化合物将可能更广泛地用于金属酶的模型体系。