手性化合物不仅在生命过程中不可替代,在不对称合成与催化、手性分子材料等手性相关领域也发挥着越来越重要的作用。手性科学与技术的发展与进步离不开对手性机理的理解和新型手性结构的创造。酞菁、亚酞菁类化合物是一类具有大环共轭结构的多吡咯分子化合物,具有独特的光、电、磁性质,易于进行化学修饰和性能调控。对酞菁和亚酞菁赋予结构上的手性使得它们在紫外一可见光谱区域显示出强烈的光学活性,在手性自组装、手性光学器件领域展现出潜在的应用价值。本论文主要设计合成了新颖的手性酞菁和亚酞菁,研究了其结构与光谱性质之间的关系,还探讨了其光学活性产生机理。以下五个方面是本论文的主要研究内容：1、联二萘酚连接的手性亚酞菁化合物的合成及性质研究迄今与手性亚酞菁相关的研究非常有限,己报导的手性亚酞菁化合物均呈现内在手性特征。本章工作以三氯化硼为模板,用(R)-和(S)-2,2’-联二萘酚连接的邻二氰基苯环三聚合成了手性联二萘酚连接的亚酞菁。用核磁共振光谱、电子吸收光谱、圆二色谱、磁圆二色谱、元素分析及电化学对新手性亚酞菁化合物进行了表征。对圆二色谱的分析和密度泛函理论计算模拟证明新化合物具有完全的诱导光学活性。2、内在手性与诱导手性共存的亚酞菁的合成与研究传统手性共轭分子体系或者仅有内在手性,或者仅有诱导手性,这是由于合成上的刚难,无法在共轭体系中构造手性单元。本章工作将手性联萘单元直接与亚酞菁共轭体系并联,形成一种具有新型结构的亚酞菁类似物(R/S)-1,同时具有内在手性和诱导手性的特征。(R/S)-1与传统手性亚酞菁相比光学活性有显著提升,并通过理论模拟得以阐释其机理。这一新型手性亚酞菁类似物为构造具有强光学活性的手性材料开辟了一条新途径,对这些材料在手性器件中的应用具有良好的借鉴意义。3、新型手性ABBB型不对称酞菁的亚酞菁扩环合成、光谱性质和电化学性质本章工作合成了一例新型手性ABBB型不对称苯并[b]联萘[2,1-e1’,2’一朗[1,4]二酚氧基[2,3-6]酞菩锌配合物Zn[Pc(AB3)],通过活化的手性联萘基团连接的前驱体与亚酞菁作用,使亚酞菁扩环而得到。所得酞菁的一对手性对映体通过电子吸收光谱、圆二色谱、磁圆二色谱和电化学测试进行了全面的表征。其中化合物的圆二色谱在整个测试波长范围具有清晰的信号,这是酞菁生色团被手性联萘基团诱导产生的,是诱导光学活性的最直接的表现。4、氮杂亚卟啉和亚酞菁的周边氢饱和效应与147r电子离域路径的密度泛函理论研究本章工作利用密度泛函理论计算研究了氮杂亚卟啉和亚酞菁两个系列化合物的电子结构。这些化合物分别是SubPz、SubPz-1H、SubPz-2H、SubPz-3H、 SubPc、SubPc-1H、SubPc-2H和SubPc-3H。计算结果表明周边氢饱和使得氮杂亚卟啉分子原来的中心π1414电子体系被逐渐调整为π1314或π1214体系,使氮杂亚卟啉和亚酞菁的芳香性大幅降低。共轭体系的改变使分子稳定降低,分子结构、前线分子轨道能级和电子吸收光谱发生相应的变化。5、纯八极矩氮杂卟啉二阶非线性光学活性的密度泛函理论研究本章工作基于密度泛函理论精细设计了具有纯八极矩的四(三蝶烯)氮杂卟啉系列分子化合物,分别是ZnTTPz(CH3)8I8、ZnPTTPz(CH3)8I8、 ZnNTTPz(CH3)8I8、ZnTTPz(OCH3)8(OCF3)8、ZnPTTPz(OCH3)8(OCF3)8 ZnNTTPz(OCH3)8(OCF3)8、ZnTTPz(OCH3)8(CN)8、ZnPTTPz(OCH3)8(CN)8和 ZnNTTPz(OCH3)8(CN)8,它们都具有比偶极矩分子更好的各向同性。对这些分子的尺寸、取代基推拉电子效应对二阶非线性光学响应的影响做了详细的研究。