酶促反应作为超分子催化的灵感来源,具有高效性、专一性和反应条件温和等特点。其中辅酶NADH作为自然界广泛适用的辅酶,有超过80%的氧化还原酶依赖NADH和NAD⁺的相互转化而进行催化转化。受此启发,在过去的几十年里,NADH模拟物如汉斯酯（HEH）、9,10-二氢菲啶（DHPD）和1-苄基-1,4-二氢烟酰胺（BNAH）等被广泛用作有机氢源应用于仿生氢化研究。然而,由于串联反应动力学和反应中间体难于控制,NADH模拟物常被作为计量比反应物,其再生往往被忽视。因此,NADH模拟物可再生的氢化反应研究成为该领域热点之一。金属-有机大环是以金属离子为顶点,以有机配体为边或面,通过配位驱动自组装而形成的一类含有独立空腔的超分子立体几何结构。同时其作为超分子主体通过封装客体小分子进而形成主客体超分子结构,在化学和生物学领域能够衍生出许多新颖的功能。本文旨在设计一种新的催化氢化反应平台,通过金属-有机大环同时封装NADH模拟物和底物分子,用于苯并恶嗪酮和喹喔啉酮等底物的氢化反应。NADH模拟物和底物分子的同时包封拉近了两者之间的距离,疏水空腔的限域效应不仅增强了NADH模拟物活性位点与底物分子之间的相互作用,提高了NADH模拟物氢化的效率,而且结合了光解水产氢反应过程,在温和条件下再生NADH模拟物,丰富了以NADH模拟物作为氢源的人工催化体系。本文通过合成富有酰胺键有机配体H₂PDB,与具有氧化还原活性的金属钴离子配位自组装,构筑了金属-有机大环Co-PDB。选用带正电荷的Ru（bpy）₃²⁺为光敏剂,抗坏血酸（H₂A）为电子牺牲剂,Co-PDB作为催化剂模拟自然界中的氢化酶,在其空腔外部完成光解水产氢过程。同时,利用金属-有机大环Co-PDB内部作为“分子反应器”同时封装NADH模拟物和底物分子进行氢化反应,通过包合作用拉近主客体间的距离,有助于提高反应的速率。将二者相耦合,成功实现了NADH模拟物可再生的氢化反应。利用质谱、等温量热滴定（ITC）等表征,探究NADH模拟物、底物与Co-PDB之间的主客体关系,验证了主客体化学在催化反应中的关键作用。为了进一步提升该反应体系的效率,设计组装了另一例金属-有机大环Co-PDP,通过调节金属-有机大环的金属离子中心配位原子降低其氧化还原电位。将该金属-有机大环与仿生氢化反应相结合,相较于Co-PDB,Co-PDP具有更高的催化产氢效率,更有利于NADH模拟物的再生,加快了仿生氢化反应速率。