作为卟啉类化合物,咔咯特殊的光物理与光化学性质赋予其在光动力治疗、光动力抑制、敏化太阳能电池、光催化等方面的应用前景。尽管目前已有不少咔咯光敏剂被证实具有高效的PDT活性,但是对于咔咯激发态的研究并不多见,对咔咯光物理性质尤其是激发态动力学的研究有助于PDT光敏剂及光催化剂的设计与筛选。本文选用吡啶基咔咯为研究对象,探究了磷、镓、锡不同中心原子的插入对其光物理性质尤其是激发态动力学过程的影响,测定了它们的单线态氧量子产率并研究了它们与DNA的相互作用。主要内容如下:1、合成了5,10,15-三（4-吡啶基）咔咯（1）及其磷、镓、锡配合物（1-P、1-Ga、1-Sn）,并通过紫外-可见吸收光谱、核磁共振氢谱、高分辨质谱和傅里叶变换红外光谱对产物进行表征,确认了目标化合物。2、采用量子化学理论计算优化了吡啶基咔咯分子的几何结构,并获得相应的前线轨道分布。磷、镓咔咯呈现良好的分子平面性,而锡咔咯则具有特殊的“穹顶”结构。三种咔咯配合物均具有稍高于free-base咔咯的HOMO-LUMO能隙。3、采用稳态光谱、时间分辨荧光光谱、飞秒瞬态吸收光谱等手段研究吡啶基咔咯的光物理性质。磷、镓原子主要促进了咔咯大环的辐射跃迁过程,使得磷、镓咔咯具有较强的荧光发射,而重原子效应明显的锡咔咯具有超快的系间窜跃过程(3.9×10⁹ s^-1),促使荧光猝灭,荧光寿命缩短至233 ps。4、通过光谱滴定、圆二色光谱和粘度测试探究了吡啶基咔咯与DNA的作用模式,结果显示吡啶基咔咯以外部结合模式与DNA相互作用,结合强弱顺序为:1-Sn>1-Ga>1>1-P5、采用紫外-可见吸收光谱测试了咔咯的光稳定性及其单线态氧产生情况。三种配合物具有优于咔咯1的光稳定性,光照下四种咔咯均能有效地产生单线态氧,其中1-Sn具有最高的单线态氧量子产率,Φ_△=0.71。6、通过EPR技术检测了锡咔咯光辐照下产生的活性氧物种,确认1-Sn在光照下主要产生单线态氧和超氧阴离子。