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卟啉是由四个吡咯分子通过次甲基碳原子首尾相连而形成的具有18-π电子的大环共轭体系。其衍生物广泛存在于自然界中并且扮演着非常重要的角色，例如叶绿素，血红素等等。因此卟啉及其衍生物的合成与性质研究一直以来吸引了化学家们高度关注。传统卟啉的合成的方法有三种，分别是Rothemund方法、Adler-Longo方法和Lindsey方法。现在应用最为广泛的是第三种Lindsey方法，具体是吡咯和醛先在酸催化条件下缩合得到卟啉前体，再加入氧化剂氧化得到卟啉。其中催化剂和氧化剂的量以及氧化的时间对反应最终产物的都有很大的影响。这是本文主要研究手段。
卟啉是一类具有极强修饰性的大环共轭体系，通常来说可分为：meso-位和β-位取代、中心修饰包括杂原子取代和金属离子配位、卟啉环的扩展与缩小等。这些修饰将大大改变其电子构型，从而可以获得具有独特性能的光电分子材料。在卟啉分子结构的修饰上，我们分别采用了meso-位取代，β-位芳环共轭以及中心引入杂原子等修饰，对所得到的卟啉衍生物的结构、光谱性质进行了研究。
三元卟啉的合成与研究是卟啉化学领域刚刚出现的一个分支，因其特殊的结构以及潜在的应用前景引起了人们广泛的关注。但是该类型化合物的合成却异常困难，通常以硼(Ⅲ)作为模板来合成的，反应的产率不到5％。在本文中我们将会介绍一种利用改进的Lindsey方法合成三元卟啉的简单方法，并且得到了中心非配位的三元卟啉，并对其结构、性质以及与金属离子配位的情况进行了研究。
取得的主要研究成果如下：
一、利用Bardon-Zard反应合成了四种含有不同取代基的吡咯。不同的取代基分别是乙基、菲环、苊烯环以及BCOD环。利用1H-NMR对它们的结构进行表征。
二、将含有不同取代的芳香醛分别与呋喃、噻吩及硒吩反应合成得到相应的二醇类化合物，再和上述得到的吡咯在Lindsey条件下反应合成得到一系列既有meso-取代，又有芳环共轭的杂环卟啉。得到了其中两个化合物的晶体结构，从结构上来看，这一类化合物的分子是马鞍型的构型。从其吸收光谱上可以很明显地红移，其中Soret吸收带最大红移至552 nm左右，Q吸收带最大红移至900 nm左右。这主要由于我们在β-位引入了较大的共轭芳环(菲环，苊烯环)。这是杂环卟啉类化合物中到目前为止红移最大的卟啉分子结构。
三、我们对Lindsey方法本身进行调整，合成得到了一种新型的三元卟啉。这是卟啉研究领域中首例中心不含任何配位原子的三元卟啉。我们利用1H-NMR，MALTOF MS，HR FAB MS以及X-ray确定了这一类化合物的结构。结构显示，该类新型化合物分子是近似平面型分子，而不是已经报道的碗状构型。与普通卟啉结构不同的地方在于分子中出现了一个新的碳-碳双键替代了一个吡咯分子。其吸收光谱也与典型的卟啉吸收光谱类似，在360 nm和410 nm左右含有一个强的Soret峰，和几个在500-600 nm区域较弱的Q吸收带。
我们也将该三元卟啉和金属铼与钌的羰基化合物在高温条件下反应合成得到了两种金属三元卟啉。这是三元卟啉研究中除硼(Ⅲ)以外的首例三元卟啉配合物。得到了其中一个化合物的晶体结构，从结构上来看，该金属配合物和已经报道的三元卟啉类似也是碗状构型。从其吸收光谱来看，发生明显蓝移。这方面的研究将对三元卟啉的研究产生很重要的影响。