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碳杂卟啉作为一类重要的卟啉类似物,因其独特的反应活性和与多种金属配位的能力受到了广泛关注。化学家们通过引入不同的碳芳环取代卟啉中的吡咯单元可得到一系列的碳杂卟啉及其类似物。这些碳杂卟啉拥有重要的生物活性,独特的催化性能,并在生物化学,材料化学和超分子化学等领域得到了广泛的研究和应用。之前文献报道的碳杂卟啉及其类似物都是通过修饰碳芳环后与三吡咯烷发生缩合反应得到结构同卟啉结构相似的大环分子,而通过减少卟啉中位亚甲基数量,合成环更小的碳芳环掺杂的卟啉类似物少有报道,且合成颇具挑战。本论文主要以α-硼化三吡咯烷与1,3-二溴苯、2,4-二溴苯甲醚、1,3-二溴-7-(叔丁基)芘和1,3,6,8-四溴芘作为原料,通过经典的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应分别合成了苯和芘掺杂的碳杂卟啉,并得到了一系列金属衍生物。本论文主要内容为以下几个方面:(1)在参考文献基础上,合成了α-硼化三吡咯烷、1,3-二溴-7-(叔丁基)芘和1,3,6,8-四溴芘等原料。(2)以α-硼化三吡咯烷与1,3-二溴苯或2,4-二溴苯甲醚为起始原料,通过Suzuki-Miyaura交叉偶联反应成功合成了苯掺杂的碳杂卟啉,再对其金属化处理的到苯替卟啉的金属衍生物。通过对苯环含甲氧基的苯替卟啉去甲氧基化,暂未实现苯替卟啉由非芳香性的到反芳香性的转化。这一系列苯替卟啉通过核磁共振氢谱(~1H NMR),高分辨质谱(HR-MS)及X-射线单晶衍射进行了表征,通过紫外-可见吸收光谱对它们的光物理性能进行了检测。研究发现由于三吡咯单元的共轭双键减少,新型的苯替卟啉与常规的苯替卟啉相比发生了一定的蓝移。新型的苯替卟啉在形成金属配合物之后发生一定的红移也说明了金属与苯替卟啉之间存在较强的电子相互作用。运用循环伏安法与差分脉冲伏安法对苯替卟啉以及其金属衍生物的电化学性能进行了研究。电化学研究表明了这类新型的苯替卟啉在氧化条件下有着不稳定性,且金属化后HOMO-LUMO能级差降低也验证了其紫外光谱的变化情况。(3)利用α-硼化三吡咯烷与1,3-二溴-7-(叔丁基)芘和1,3,6,8-四溴芘,经过Suzuki-Miyaura交叉偶联反应分别生成了芘替卟啉和双芘替卟啉,再对其金属化处理的到芘替卟啉的金属衍生物。这些芘替卟啉经核磁共振氢谱(~1H NMR),高分辨质谱(HR-MS)及X-射线单晶衍射进行了表征。X-射线单晶衍射结果显示,新型的芘替卟啉拥有独特的“船式”构像,并在质子化后转化为“椅式”构像。之后通过紫外-可见吸收光谱对它们的光物理性能进行了检测。研究发现新型的芘替卟啉与新型的苯替卟啉相比,富电子的芘的引入使得芘替卟啉的紫外光谱发生了较大的红移。芘替卟啉形成金属配合物之发生一定的红移也说明了金属与芘替卟啉之间存在较强的电子相互作用。运用循环伏安法与差分脉冲伏安法对芘替卟啉以及其金属衍生物的电化学性能进行了研究。电化学研究表明了这类新型的芘替卟啉在氧化条件下的不稳定性,金属化后HOMO-LUMO能级差降低也验证了其紫外光谱的变化情况。