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本文主要做了三个方面的研究：第一部分用一步法合成了三个以亚甲基苯并咪唑为悬臂的三氮小环(TACN)衍生物配体：1-亚甲基苯并咪唑-1，4，7-三氮环壬烷(L1)，1，4-二亚甲基苯并咪唑-1，4，7-三氮环壬烷(L2)和1，4，7-三亚甲基苯并咪唑-1，4，7-三氮环壬烷(L3)，并得到三个单核和双核Ni(Ⅱ)配合物，研究了其磁性和电化学性质。第二部分以三氮环苯并咪唑类Mn(Ⅱ)配合物对MnSOD酶和Mn-Catalase酶的模拟。发现了既具有超氧化物歧化酶(SOD)活性，又具有过氧化氢酶(Catalase)活性的两个双功能模拟物。运用X-ray晶体结构、谱学分析对这两种模型物进行结构进行分析，比较了与天然酶结构异同。用电子光谱和ES-MS等手段对其催化过氧化氢水解的机理进行了研究。第三部分合成了三个三氮环苯并咪唑类Cu(Ⅱ)配合物，并对其中两个具有高活性和高稳定性的超氧化物歧化酶(SOD)模拟物进行了活性和溶液性质的研究，得到了一些有意义的结果。主要工作如下：
(1)用一步法合成了三个含不同数目侧基的新配体L1、L2和L3。(2)通过自组装得到了这三个配体的单核和双核镍配合物[NiL1Cl]2·(ClO4)21，[NiL2CH3CN](ClO4)2·2CH3OH·H2O2(或[NiL2Cl]·ClO42’)及[Ni(H-2L3)]·H2O3，晶体结构表明：配体L1的镍配合物是一个由两个氯阴离子桥连的二聚体，两个镍离子的距离为3.161(4)A，两个镍离子之间表现为铁磁偶合。
(3)合成了两个双功能模型物[MnL1Cl2]4；[MnL2Cl]·ClO4·CH3OH5。它们既具有催化歧化O2-的功能又具有催化分解H2O2的功能，是一个双功能酶。X-射线结构分析及电喷雾质谱表明两种配合物都含有易离去的Cl-，能为超氧离子(O2-)提供配位空位和羟基成桥创造条件。EPR及有效磁距测定结果表明两种配合物中的锰均为高自旋的二价锰。电位滴定实验结果表明：这两种配合物具有较的高稳定性，在生理条件下(pH=7.4)游离Mn2+的浓度在0.08％以下。用核黄素-蛋氨酸光照法测定了这两种配合物的超氧化物歧化酶(SOD)活性，并且在牛血清蛋白(BSA)浓度为0.2mg/ml时基本保持不变。测定了这两种配合物的锰过氧化氢酶(MnCAT)活性，实验结果表明，极少量氢氧化钠存在时，配合物催化分解H2O2的能力大大增强。它们的活性与以往报道的MnCAT模型物相比属于较高的一类。利用电子光谱及电喷雾质谱对其催化机理进行了研究，结果表明，这两种配合物是通过羟桥双核中间体催化分解H2O2的。
(4)合成了两个Cu2Zn2SOD模型物：[CuL1Cl]·ClO46和[CuL2MeCN]·(H2O)·(ClO4)27。从电化学结果探讨了两配合物作为SOD模拟物的可能性，pH滴定结果证明了Cu(Ⅱ)在配合物中基本不离解，有高的稳定性。在牛血清蛋白存在下(0.5mg/ml)活性不变，证明了这两个配合物既有高的稳定性，又具有高的活性。利用X-射线结构分析和谱学数据从结构上阐明了这两种配合物作为SOD模型物的原因。此外，还合成了一个拖尾的铜配合物[CuL4]·(ClO4)2·EtOH·3H2O8[L4=1-R-4，7-二亚甲基苯并咪唑-1，4，7-三氮环壬烷(R为1-(2-亚甲基苯并咪唑)-2-亚甲基苯并咪唑)]。
本论文的主要贡献及创新之处在于：
(1)克服了通常单或双悬臂的1，4，7-三氮环壬烷配体的合成必须先得到选择性保护的前体及反应复杂、步骤繁多、产物分离困难并且产率低的缺点，首次用一步法合成了单、双、叁亚甲基苯并咪唑悬臂-1，4，7-三氮环壬烷三个全新的配体。
(2)利用这三个配体合成了相应的镍配合物[Ni2L12Cl2]·(ClO4)21，[NiL2CH3CN](ClO4)2·2CH3OH·H2O2(或[NiL2Cl]·ClO4)2’)及[Ni(H-2L3)]·H2O3。晶体结构表明：配体L1的镍配合物是一个由两个氯阴离子桥连的二聚体，两个镍离子的距离为3.161(4)A，两个镍离子之间表现为铁磁偶合。这在三氮环类双核镍配合物中尚属首例。
(3)合成了两个在生理pH下既有较好的超氧化物歧化酶(SOD)活性，又有好过氧化氢酶(Catalase)活性，同时还具有一定的热力学稳定性的双功能模拟物：[MnL1Cl2]4和[MnL2Cl]·ClO4·CH3OH5。这是少见报道的。
(4)合成具有高活性和高稳定性的模拟物是当今SOD模拟化学的一个挑战。本论文合成了两个结构与Cu2Zn2SOD活性中心类似的模拟物[CuL1Cl]·ClO46、[CuL2MeCN]·(H2O)·(ClO4)27及一个结构新奇的铜配合物[CuL4]·(ClO4)2·EtOH·3H2O8[L4=1-R-4，7-二亚甲基苯并咪唑-1，4，7-三氮环壬烷(R为1-(2-亚甲基苯并咪唑)-2-亚甲基苯并咪唑)]。详细地研究了这两个模拟物的超氧化物歧化酶(SOD)活性及溶液性质(热力学稳定性及电化学性质)，证明了这两个配合物既有高的稳定性，又具有较高的活性。利用X-射线结构和UV、ESR谱学分析和配合物的氧化还原电位从结构上阐明了这两个配合物作为SOD模型物的原因。