原血红素(heme)是血红素蛋白的主要组成部分,在原血红素中,与卟啉环相连的金属原子主要是铁。在先前的文献中,作者用概念密度泛函理论的描述符和自旋极化描述符表征了原血红素中与不同的二价金属离子相连的卟啉环的特殊性,发现与卟啉环相连的不同金属离子中,与亚铁离子相连所组成的化合物在性质上有很大的不同。在此基础上,我做了两个工作。第一个工作就是就是使用密度泛函理论和概念密度泛函理论的方法系统的研究了二价铁离子连接不同配体的体系(L-Fe(Ⅱ)-porphyrin),其中我们选择的配体L为SMe-,SHMe,1H-imidazole,imidazol-1-ide,OH-,H2O,H2O2,CO,NO,O2,furan,isoindole,pyrrole,pyridine。通过概念密度泛函理论和自旋极化概念密度泛函描述符表明,OC-Fe(Ⅱ)-heme与其他体系相比,最稳定,活性最低。同时我们也发现,L=H2O,SHMe的体系和L=HO-,SMe-的体系在结构和活性上有很大的不同。这一结果可以帮助我们了解当卟啉环连接不同配体时血红素的催化活性以及类似的血红蛋白的性质。第二个工作使用密度泛函理论和概念密度泛函理论的方法系统的研究了不同的三价的金属离子连接不同个数嘧啶的体系(M(Ⅲ)-porphrin,pyridine-M(Ⅲ)-porphyrin,(pyridine)2-M(Ⅲ)-porphyrin)以及连接氧原子的不同四价金属离子不连接和连接一个嘧啶(O=M(Ⅳ)-porphyrin,O=M(Ⅳ)-(pyridine)2)的体系,我们选择的金属离子包括Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Ru和Cd。通过体系的结构、电荷分布以及概念密度泛函描述符,可以确定金属离子的选择性以及与其相连的卟啉环的特殊性。通过这一结果有助于我们了解含有原血红素的催化剂或者其他血红蛋白的化学活性和金属离子的特性。