三重态光敏剂在许多领域有着广泛而独特的应用,而传统的三重态光敏剂的系间窜越能力大多基于重原子效应,不可避免的存在一定的应用限制。相较于重原子光敏剂,无重原子光敏剂在延长三重态寿命、降低生物毒性以及降低原料成本等方面有着独特的优势,因此正逐渐受到广泛的关注,然而,对该类型的三重态光敏剂的研究仍有不足,如分子构效关系对光敏剂的性质的影响不清晰、发色团种类较少、部分机理的内在驱动因素不明等。因此本文研究了基于自旋轨道电荷转移系间窜越（SOCT-ISC）和扭曲构型促进系间窜越两种机理的氟化硼络合二吡咯甲川（Bodipy）化合物的设计和应用,期望能够为无重原子三重态光敏剂的设计与开发提供一定的理论支持。具体研究内容如下:基于SOCT-ISC机理,设计并合成了具有不同电子给受体（D-A）取向和连接方式的电子给受体化合物,研究了化合物的分子构型以及D-A取向对于SOCT-ISC效率的影响。获得了具有强可见光吸收能力（在504nm处,ε=7.4×104 M-1 cm-1）,高效ISC（ΦT=54%）和长三重态寿命（τT=539μs）的无重原子三重态光敏剂BDP-PXZ-1,并应用于TTA上转换中,以苝为受体实现了 12.3%的上转换量子产率。在此基础上,合成了以Bodipy为电子受体,噻吩为电子传递基团,连接不同给电子能力的基团,研究了给电子体的给电子能力对SOCT-ISC效率的影响,并应用于TTA上转换领域。将Bodipy发色团替换为在红光区有强吸收的styrylBodipy发色团作为电子受体,吩噁嗪为电子给体,获得了吸收波长在红光区的基于SOCT-ISC机理的具有长寿命三重态的化合物,将styrylBodipy发色团的三重态寿命延长至333 μs,是基于重原子效应的光敏剂的180倍。研究了基于扭曲构型促进系间窜越机理的Bodipy衍生物的光物理与三重态性质,获得了具有扭曲构型的三重态光敏剂（扭曲角为17°）,该化合物具有高效ISC（ΦT=56%）和较高的三重态能级（约为1.5 eV）。因为不存在重原子,在溶液中获得了长寿命的三重态（197.5 μs）,而且在光敏剂掺杂的聚合物薄膜中获得了超长寿命的三重态（4.5 ms）,分别是碘代Bodipy和碘代styrylBodipy化合物的6倍和2500倍。通过理论计算推断,增强的ISC的内在驱动因素为自旋轨道耦合矩阵元的增大和S1态与T2/T3能级的匹配。时间分辨顺磁光谱证明该光敏剂的ISC机理不同于重原子效应的自旋轨道耦合系间窜越（SO-ISC）。并将该光敏剂应用于体外光动力治疗,获得了高光毒性（EC50=1.0μM）和低暗毒性（EC50=78.5 μM）,拓展了光动力治疗试剂的种类范围。