甲烷单加氧酶(Methane monooxygenase，MMO)是具有羟基(氧)桥联的双核铁活性中心的金属酶，是自然界中为数不多的能够同时活化分子氧和小分子烃的一类酶。在甲烷营养细菌(Methanotrophic bacteria)代谢过程中MMO发挥重要作用。MMO既能催化烷基的羟基化和烯烃的环氧化，又可降解氯代烃类等有毒污染物，因此在化工、医药和环境治理等方面具有广阔的应用前景。研究MMO的模型化合物，可有助于深入了解酶的天然结构、构效关系和催化机理，同时为设计、合成结构相对简单、高活性、高选择性、高稳定性和反应条件温和的绿色催化剂奠定理论基础。因此，MMO的结构及其模型化合物的研究已经成为生物科学、配位化学、有机化学、催化科学和仿生化学等学科相互交叉的一个十分活跃的研究领域。目前合成的MMO模型化合物绝大多数为均相催化剂，具有回收困难和难以模拟酶空间结构等缺点。本论文采用固相有机合成技术，首次以聚苯乙烯树脂和介孔分子筛为载体，设计合成两类非均相催化剂作为MMO的模型化合物，并对其结构进行表征；探讨模型化合物的催化活性及反应选择性，系统研究各因素对模型化合物催化性能的影响；并对模型化合物的催化机理进行初步探讨。 采用4种聚苯乙烯树脂为载体合成6种不同的模型化合物，以介孔分子筛MCM-41为载体合成另外4种模型化合物。利用元素分析、红外、核磁共振、电子顺磁共振等技术，对所合成的10种模型化合物及中间产物进行表征，结果证明其与设计的模型化合物结构基本一致。 以树脂为载体合成的6种模型化合物均具有一定的催化活性，催化性能因模型化合物的结构和底物的不同而异。模型化合物的催化性能受载体、氧化剂、铁盐阴离子和醋酸盐等因素的影响。乙苯为模型反应底物时，以大孔氨甲基树脂为载体合成的模型化合物催化效果最佳，颗粒大小以30-60 mesh为宜，最适铁盐和氧化剂分别为高氯酸铁和特丁基过氧化氢(TBHP)。在上述条件下，模型化合物催化乙苯氧化的转换数(Turnover number，TN)达64.3。氧化剂对该反应有显著影响，选择不同的氧化剂可改变反应的选择性。在反应体系中添加醋酸盐可抑制副产物的生成。 以介孔分子筛MCM-41合成的4种模型化合物均能有效催化环己烷、乙苯、环己烯、苯甲硫醚和金刚烷的氧化，催化性能因底物和模型化合物的不同结构而异。所合成的模型化合物催化H<,2>O<,2>氧化苯甲硫醚反应的TN最优，达145.3。模型化合物的催化活性和反应的选择性受氧化剂和反应溶剂的影响，随着氧化剂浓度的增加，模型化合物的催化活性增加，但反应的选择性降低；与极性溶剂(除乙腈外)相比，模型化合物在非极性溶剂中的催化活性较高、反应的选择性较低。与以树脂为载体的模型化合物相比，介孔分子筛为载体合成的模型化合物的催化活性明显提高，反应达到最大产率所需要的时间由72h降至4h以下；模型化合物的操作稳定性也有显著提高。提出了MMO模型化合物的两种催化机理，即高价金属氧化物和自由基机理，实验结果能与其较好地吻合。