卟啉类化合物由于其特殊的芳香性大环结构,在红光区有相对强烈集中的荧光发射,而且结构稳定,易于修饰调控性能,因此被视为重要的红光材料备选,在有机电致发光,非线性光学,有机光电材料等高新技术材料领域被广泛关注。然而,当前来看卟啉作为红光材料的实际应用仍然受到了其荧光量子产率偏低的限制。为了克服这一困难,人们一方面不断对卟啉环加以修饰,筛选荧光性能优秀的卟啉分子,一方面积累分子结构与对应光学性能的数据,从中寻找规律,形成理论,再以理论指导实践,以期最终获得实用型的卟啉光电器件。本实验室一直持续于卟啉类化合物的荧光性能的课题的研究,尤其着重在卟啉环上引入含氮芳环的思路,取得了较好的效果。本工作根据文献记载的研究成果,加以延续,设计合成了多种多芳基咪唑小分子与氮杂芳环取代卟啉,测取了它们的吸收发射光谱,加以系统的研究分析,并用理论计算解释了其结构与性能间的关系。这些工作在本论文中得以阐述,包括内容如下：1,对工作背景进行了文献调研综述,包括有机电致发光领域的发展前景,含氮杂环小分子荧光性能的研究应用,以及卟啉化学的研究背景,尤其是卟啉类分子近年在荧光材料方面的发展与设计思路,确立了筛选具有优良荧光发射,且荧光波长与卟啉吸收范围重合的氮杂芳环小分子,再将其引入卟啉结构优化卟啉发光性能的解题方案。2,设计并合成了23种多芳基咪唑小分子,表征并测取了这些咪唑小分子的紫外与荧光光谱数据,同时用高斯量化计算软件拟合了这些分子的结构与轨道势能,用于评估其光学性能,并与实际测量值作出比较,研究了取代基性质、数目和分子平面性对这些小分子的紫外一可见吸收光谱和荧光发射光谱以及荧光量子产率的影响。3,在上述工作的基础上设计了一系列氮杂芳环取代的卟啉,用高斯量化计算软件拟合了这些卟啉分子的结构并计算了轨道能级,对这些卟啉的光学性能进行了预测评估；尔后设计实现了相应的合成路线：1)以混合醛法合成了咪唑不对称取代卟啉；2)以卤代卟啉为中间体,经乌尔曼偶联合成了C-N键连接的咪唑类取代卟啉；3)经韦尔斯曼甲酰化得到醛基卟啉中间体,再经Watt反应合成C-C连接的芳环并咪唑类取代卟啉。在合成获得了目标卟啉后,测取了这些卟啉的紫外荧光光谱,并与量化计算结果对照,分析了咪唑取代基结构,与卟啉连接方式,以及卟啉环上取代位置对卟啉光学性能的影响。数据结果显示,芳环的扩大增加了卟啉的吸收区间,有利于荧光量子产率的提高；C-N连接与C-C连接对卟啉光谱的影响不显著,但对平面性略有提升,同时氮杂芳环取代基扩大了卟啉的共轭体系,增加了入射光吸收范围,产生了分子内能量转移,显著提高了荧光量子产率。4,在合成目标卟啉的过程中,发现了卟啉的氧化卤代现象,我们对此进行了系统的研究,用绿色无污染的过氧化氢溶液与含卤无机物在酸性环境下实现了卟啉meso位和β位的分别卤代,实验结果证明,氧化卤代反应可以选择性实现卟啉meso位上H原子的单或多重氯代、溴代；对于更活泼的碘,则可以同时得到β位氢原子碘代的产物；而卟啉上取代苯环的碳氢键则始终不受影响。随后,这一氧化卤代反应被应用于不同的卟啉,获得了23种卤代卟啉产物,证实这一反应可以不但在多种条件下进行,同时也可应用于多种芳基,烷基卟啉或金属卟啉。相比于已有的卟啉卤代方法,氧化卤代反应具有环境友好,原子经济效率更高,能实现β位碘代的优点,尤其是在冰醋酸-含卤盐体系下,卟啉较低的溶解度不但没有限制反应的进行,反而推动了平衡,体现了极高的效能潜质。