噻呋啉(sapphyrins)是一类由四个次甲基和一个碳碳单键相连的芳香五吡咯大环化合物，是目前国际上卟啉化学领域中最具研究吸引力的拓展卟啉之一。这类化合物在功能材料、离子识别、肿瘤光动力治疗光敏剂、磁共振成像显影剂等领域都具有潜在的应用前景。因此，设计合成新型的噻呋啉化合物、研究其结构以及光谱和电化学性质一直是拓展卟啉研究领域的热点课题。　　噻呋啉的合成方法有多种，其中在酸性溶液中氧化线性的五吡咯化合物使其发生成环反应而得到噻呋啉的方法比较简单，产率也较高。因此本文首先从合成咔咯化合物的副产物中分离提纯了以下几种线性五吡咯化合物:5，10，15，20-四（苯基）线性五吡咯、5，10，15，20-四（2-氯苯基）线性五吡咯、5，10，15，20-四（2，6-二氟苯基）线性五吡咯和5，10，15，20-四（2，6-二氯苯基）线性五吡咯;然后在25-35℃的醋酸溶液中利用空气作为氧化剂，使线性五吡咯氧化成环制备了相应的四芳香取代噻呋啉:5，10，15，20-四（苯基）噻呋啉、5，10，15，20-四（4-氯苯基）噻呋啉、5，10，15，20-四（2-氯苯基）噻呋啉、5，10，15，20-四（2，6-二氟苯基）噻呋啉和5，10，15，20-四（2，6-二氯苯基）噻呋啉。　　实验结果表明，线性五吡咯分子中取代基的吸电子效应和位阻效应对噻呋啉的合成产率有较大影响。例如，在苯环邻位上具有吸电子基团的线性五吡咯转化为噻呋啉的产率比具有对位吸电子取代基的线性五吡咯高，但是苯环上没有取代基的噻呋啉化合物在相同实验条件下的产率却很低。　　论文初步研究了噻呋啉化合物的形成机理。研究表明，线性五吡咯在酸性溶液中首先发生了质子化反应形成了正二价的阳离子，这些阳离子可以被氧化而闭环生成单质子化的噻呋啉。这种单质子化的噻呋啉在足量酸存在时还可以进一步质子化而生成双质子化的化合物。另外，用光谱法测定了几种线性五吡咯化合物转化为噻呋啉的反应动力学参数，确定这种转化反应为准一级反应。　　论文通过核磁共振和晶体分析，确定了5，10，15，20-四（2，6-二氟苯基）噻呋啉的结构，首次直接证明了具有四芳香取代基的N5型噻呋啉化合物分子中存在一个翻转吡咯的特殊结构。　　论文用循环伏安法研究了线性五吡咯以及相应的噻呋啉化合物的电化学性质，测定了这些化合物在二氯甲烷溶剂中的氧化还原电位。研究发现分子中苯环上的取代基对线性五吡咯化合物及噻呋啉的电氧化还原反应具有显著的影响。　　最后，论文还通过DFT理论计算，研究了线性五吡咯化合物及四芳香取代噻呋啉的结构。结果表明，稳定的线性五吡咯化合物通常为螺旋构型，而稳定的四芳香取代噻呋啉则可能为翻转结构。另外也计算分析了多种线性五吡咯化合物及四芳香取代噻呋啉的分子轨道特征，确定了噻呋啉基态至激发态的跃迁类型以及前线轨道之间的跃迁对化合物的紫外可见光谱的贡献。