氢化酶能够可逆催化质子还原产氢，由于其独特的蝶式构型和高催化活性，近年来氢化酶活性中心的化学模拟和产氢机理的研究得到广泛关注。催化质子还原产氢的关键问题是降低[2Fe2S]骨架中铁核的电子云密度使其更容易被还原，或者增大铁核上的电子云密度使其更容易发生质子化。本论文通过在氮杂二铁二硫配合物引入五元和六元杂环合成了一系列唯铁氢化酶活性中心的模型配合物，期望电荷密度较大的五元杂环的引入，使质子化更易发生，电荷密度较小的六元杂环的引入可以降低还原电位。在五元和六元杂环化合物中，本论文分别选择呋喃、噻吩和吡啶作为桥氮的取代基，合成了一系列氮杂二铁二硫配合物[{（μ-SCH₂）₂NCH₂（2-C₄H₃O）}Fe₂（CO）₆]（4）、[{（μ-SCH₂）₂NCH₂（2-C₄H₃S）)Fe₂（CO）₆]（5）、[{（μ-SCH₂）₂NCH₂（5-Br-2-C₄H₃O）)Fe₂（CO）₆]（8）和[{（μ-SCH₂）₂NCH₂（2-C₅H₄N）}Fe₂（CO）₆]（25）。通过电化学测试发现呋喃和噻吩取代的模型配合物4和8在高氯酸的作用下，桥氮上首先发生质子化，相应出现的还原峰电位分别降低至-1.13V和-1.09V，配合物8中活性基团溴的引入使其具有更好的催化活性。在强酸的作用下，配合物4、5和8均在桥氮原子上发生质子化，而吡啶取代的模型化合物25在酸的作用下质子化具有选择性，发生在吡啶氮原子上，并得到质子化产物[{（μ-SCH₂）₂NCH₂（2-C₅H₄NH）}Fe₂（CO）₆ClO-4]（25H）。通过配合物4和25的配体交换反应得到单膦配体配位的化合物17-20，双膦配体配位的21和22，以及N，N-二甲基咪唑双卡宾配位的23和26。具有供电作用的膦配体和卡宾配体取代铁原子上的羰基可以有效增大铁核上的电子云密度，使铁原子之间更易发生质子化。在双三甲基膦配合物22的电化学测试中，发现它的还原电位为-2.3V，这说明双三甲基膦配体取代可以增加铁上的电子云密度，并在酸的作用下发生铁原子之间的质子化，形成氢键，并在电化学测试中催化质子还原产氢。而具有更强供电性配体的双卡宾取代的配合物23和26的还原电位在-2.5V左右，羰基红外吸收峰为1963-1886cm^-1，表明铁原子上电子云密度更大，从而更容易发生铁原子上的质子化，在三氟乙酸作用下铁原子之间的负氢通过核磁氢谱的检测分别在-27和-55 ppm。此外在配合物8的合成中发现NBS与铁硫配合物作用的一种新反应。以配合物5为原料，在NBS的作用下并没有得到期望的溴化产物8，而是得到原料[（μ-S₂）Fe₂（CO）₆]（1），通过改变不同的实验条件和反应物等辅助实验以及实验结果表征，提出了这一反应可能的机理。配合物均通过红外光谱、核磁和质谱进行了表征，其中4、5、8、17、19、21-23、25、25H和26等11个配合物通过X射线单晶衍射进一步证实了它们的结构。