咔咯化学被认为是卟啉化学重要的分支。由于咔咯特殊的光化学与光物理性质,使其能够在荧光探针、光动力治疗、染料敏化太阳能等方面有着潜在的应用。重原子效应,作为影响咔咯光物理性质的重要因素,却鲜有探究。为此,本文基于重原子效应对于咔咯配合物光物理性质特别是其潜在的光动力治疗性能进行了深入探究。主要工作内容如下:1.合成了三种不同氟原子数的镓咔咯,即5,15-二苯基,10-五氟苯基咔咯镓配合物(1-Ga),5,15-二(五氟苯基),10-苯基咔咯镓配合物(2-Ga),5,10,15-三(五氟苯基)咔咯镓配合物(3-Ga),以及三种不同碘原子数的单羟基咔咯,即10-(2-羟基苯基)-5,15-二(五氟苯基)咔咯4,10-(2-羟基-5-碘苯基)-5,15-二(五氟苯基)咔咯5和10-(2-羟基-3,5二碘苯基)-5,15-二(五氟苯基)咔咯6。并利用紫外可见光分度计、核磁共振光谱仪以及质谱仪对这些样品进行了表征。2.以卤代苯溶剂作为外重原子源,结合紫外可见光谱、稳态和时间分辨荧光光谱以及飞秒瞬态吸收光谱等技术探究了卤代苯溶剂所引起的外重原子效应对于三种镓咔咯(1-Ga、2-Ga、3-Ga)光物理性质的影响。实验结果表明镓咔咯紫外吸收峰位置主要受卤代苯溶剂的色散力的影响;而外重原子效应对于荧光性质的影响与理论上预期相一致,即其能够有效降低镓咔咯的荧光性质导致其相关参数如荧光量子产率、荧光寿命等数值的减小;飞秒瞬态吸收光谱实验分析结果表明,在特定波长光的激发下,镓咔咯与卤代苯溶剂之间可发生电子转移反应,溶剂的重原子效应可以减缓电荷分离态复合物电荷重组速率。3.利用密度泛函理论(DFT)形象表达出三种单羟基咔咯结构的不同;紫外可见光谱同样说明卤代苯溶剂的色散力是影响镓咔咯电子光谱吸收峰位置的主要因素;荧光发射光谱与荧光衰减曲线说明三种咔咯在不同卤代苯溶剂中的荧光发光性质,通过计算,发现双碘代咔咯6在碘苯中的荧光量子产率Φf最小(0.00755),说明双重重原子效应(内与外重原子效应)具有叠加的削弱荧光的作用。4.采用二苯基蒽(DPA)作为单线态氧的捕获剂,定性比较三种单羟基咔咯在卤代苯溶剂中产生单线态氧的能力,结果说明,在同一种卤代苯溶剂中,单碘代咔咯5比无碘咔咯4以及双碘咔咯6具有更好的单线态氧生成能力;而对于同一种咔咯,其在卤代苯溶剂中的单线态氧生成能力有如下规律:苯>氟苯>碘苯>氯苯>溴苯。5.利用稳态红外发光法测定了三种羟基咔咯在卤代苯溶剂中的单线态氧的稳态发光(位于1280 nm)左右,通过发光强度反映其单线态氧的生成能力,结果表明,在同一溶剂中,单碘羟基咔咯5>无碘羟基咔咯4>双碘羟基咔咯6,这与捕获剂法所得结果一致;而对于不同卤代苯溶剂,则有以下规律:苯>碘苯≈氟苯>氯苯>溴苯。6.搭建闪光光解装置,并利用该装置测量了三种羟基咔咯在卤代苯溶剂中的瞬态吸收光谱,并通过特征峰的衰减曲线拟合出在有氧以及无氧条件下的三重态寿命τ,进而计算出氧气猝灭速率常数Kq,结果显示在不同卤代苯溶剂中,对于咔咯5和6有如下规律:Kq(碘苯)>Kq(氯苯)>Kq(氟苯)>Kq(溴苯)。在有氧条件下,6在碘苯中呈现出最短的三重态寿命以及最大的氧气猝灭速率常数。