卟啉是具有18π电子共轭体系的芳香性大环化合物,其衍生物广泛存在于自然界中,在生命活动中起到了重要的作用。卟啉具有极强的可修饰性,除了能在meso-位和β-位引入不同的基团来修饰卟啉以获得不同的性质以外,还能改变卟啉的大环骨架得到类卟啉化合物,比如扩展卟啉、卟啉烯和苯卟啉等。这些类卟啉化合物与普通卟啉相比具有不同的性质和功能,比如阴离子识别和近红外吸收的光学性质等,在生物医学,光学材料、分子识别等领域有广阔的应用前景。如何通过在卟啉中引入杂环,合成新型的类卟啉大环化合物,从而实现大环芳香性的调控或使其获得阴离子识别、络合锕系金属离子和中性分子等性能,一直是卟啉化学的研究热点。本文的主题是杂环嵌入的新型类卟啉的合成,共分为三个部分:1.介绍了卟啉类化合物的种类、合成方法和芳香性研究。简要综述了文献报道的类卟啉化合物的种类;介绍了卟啉类化合物常见的合成方法,比如酸催化缩合、氧化偶联和Suzuki偶联等;简述了扩展卟啉芳香性调控的研究,比较了芳香性和反芳香性的扩展卟啉在紫外-可见吸收光谱、电子云密度和电流路径等方面的区别;概述了卟啉烯的种类,以及喹喔啉嵌入的卟啉烯的研究进展。2.讲述了喹喔啉嵌入的扩展卟啉2-3和卟啉烯2-2的合成探索。通过酰化反应、缩合反应、卤代反应和Suzuki偶联反应等合成了二吡咯喹喔啉1-60和四吡咯喹喔啉2-1。以四吡咯喹喔啉2-1为前体进行氧化偶联合成出了八吡咯扩展卟啉2-3,并通过~1H NMR、13C NMR、组合式高分辨质谱和X-射线单晶衍射等表征方法确定了其大环结构。该大环的紫外-可见光谱显示,其在650 nm处有吸收峰,结合单晶结构和~1H NMR谱图分析,我们发现该大环具有非芳香性。此外,还通过氧化偶联、Mc Murry偶联和Suzuki偶联等合成方式,以二吡咯喹喔啉1-60为前体进行了喹喔啉嵌入的卟啉烯2-2的合成探索。3.以调控orangarin的芳香性为目标,设计并合成了呋喃嵌入的orangarin。通过硼化反应、Vilsmeier-Haack反应、Ullmann偶联反应和脱羧反应等分别合成了吡咯-呋喃-吡咯结构单元3-12、醛基取代的吡咯-呋喃-吡咯结构单元3-17、酮取代的吡咯-呋喃-吡咯结构单元3-23、联吡咯1-10、醛基取代的联吡咯3-5和羟基取代的吡咯-呋喃结构单元3-26等前体。最终以3-12和3-26为前体,通过[3+2]酸催化缩合的方式,成功合成了嵌入两个呋喃的orangarin 3-25。从3-25的紫外-可见吸收光谱来看,该大环化合物具有反芳香性。其性质仍在进一步研究中。