重质油中金属含量较高的镍和钒元素主要以卟啉化合物的形式存在,在石油加工过程中不易脱除而且容易造成催化剂失活,因此改善镍、钒脱除效果对于提高石油加工工艺水平和节能环保具有重要意义。与传统加热工艺脱除石油重金属相比,引入微波辐射可以大幅度的提高镍、钒金属脱除率,然而镍卟啉和钒卟啉在微波场中脱金属机理尚不明确。量子化学计算方法可以从分子水平上探索金属卟啉化合物的结构特征与反应活性点之间的关系,从而进一步研究微波对促进卟啉脱金属过程的作用机理。本文采用DFT/GGA/BLYP方法对C₂₈-ETIO型卟啉、C₂₈-（ETIO-Ni）型镍卟啉和C₂₈-（ETIO-VO）型钒卟啉三种模型化合物进行分子结构的优化与计算,得到相应的结构参数、偶极矩、前线轨道、原子净电荷以及电子振动光谱等信息。为了探索微波作用于脱金属反应时产生的非热效应和热效应,研究了不同电场方向和电场强度对模型化合物结构特性的影响,并通过第一性原理分子动力学计算了模型化合物在升温条件下结构特征和前线轨道能量的变化。结果表明:金属卟啉化合物中的金属原子易受亲电试剂的攻击,容易与酸类脱金属剂发生反应,其中钒卟啉的反应活性最高。外加电场的强度和方向对镍卟啉和钒卟啉影响各不相同,施加平行于卟啉环所在平面（x轴方向）的电场可以大幅度增加单侧吡咯环与R基的活性,施加垂直电场（z轴方向）有利于脱金属反应的发生。随着垂直电场的增强,金属卟啉中Metal-N键长先增加后减少,这是因为金属卟啉在垂直电场增强至0.025 a.u.时卟啉环的扭曲模式由屋顶型（dome）改变为马鞍型（saddle）,前线轨道分布也随之发生了改变,这一现象可以用来解释实验中微波脱金属过程存在最佳功率的原因。其中特殊的是,钒卟啉在E_-z电场中卟啉环的扭曲模式并没有随着场强的增加而发生转变,Metal-N键长随着电场的加强而不断增长。在动力学模拟中,温度升高也会大幅度增强分子反应活性,容易发生金属键的断裂。总而言之,外加电场和体系升温都有助于提高卟啉类分子的结构不稳定性和反应活性,微波的非热效应与热效应都可以辅助提升金属卟啉脱金属效果。