在众多高性能有机荧光染料中，氮杂氟硼-二吡咯亚甲基类(aza-BODIPY)分子具有卓越的光物理特性引起了研究者的广泛兴趣。例如其光化学性质稳定、较高的摩尔吸光系数ε(λ)和荧光量子产率ΦF、窄的发射宽度以及其紫外吸收和荧光发射波长都在近红外范围内(＞650nm)。由于其合成路径多样性和结构易功能化的特点使得氮杂BODIPY能够按照其期望的光物理性质被设计合成出来。目前氮杂BODIPY被广泛用于重金属离子探测、生物样品标记和光动力治疗等方面。　　区别于有机荧光染料，量子点(QDs)作为无机荧光染料具有紫外吸收光谱连续分布，激发波长范围极宽;通过调节QDs的尺寸和核壳组成成分，可以控制其发光范围从紫外(UV)到红外(IR)区域，而被广泛运用于细胞标记，深层组织成像和标记分析等诊疗领域。　　然而单一的有机/无机荧光染料在性能上都存在着各自的局限性。aza-BODIPY类染料的三重态效率很低，不利于单线氧的产生。文献常采用重原子修饰BODIPY分子使其隙间穿越(ISC)增大，从而增加单线态氧的产生。然而由于ISC会猝灭荧光，导致其荧光量子产率降低，无法到达同时荧光成像和光动力治疗的目的。另一方面裸露或简单金属核的量子点由于其对细胞和活体的较大毒性、对肿瘤细胞没有选择性，并且既不具有光动力治疗效果也不具有热疗效果，在诊疗方面的运用收到了很大限制。因此本论文尝试通过荧光共振能量转移(RFIET)途径，将量子点高的荧光量子产率与aza-BODIPY的光动力治疗效果结合起来，形成量子点-aza-BODIPY功能性复合材料，从而达到诊疗一体化的目的。　　偶氮苯(1，2-diaryldiazenes)自从1856年被Alfred Nobel报道以来，由于其可逆的反式和顺式光致异构现象，从而具有独特的光物理性质，受到了学术界的广泛关注。然而偶氮苯分子吸收波长位于紫外/可见光波段，文献大多通过对偶氮苯分子进行结构修饰，使其在可见光照射下能够产生光致异构化现象。但是在近红外波段没有吸收严重的限制了其在生物医学领域的运用。因此考虑尝试将偶氮苯与其它分子形成复合物，以期待其在性能上有较大的提升。　　卟啉类化合物作为一类高度共轭的光电功能性分子，具有的π共轭电子结构和多个可修饰点决定了其可以利用π-π堆积作用、氢键、配位键、静电作用、疏水作用等分子间作用力来获得超分子结构。大量文献报道了偶氮苯与卟啉以xy平面侧链连接形成π-大环体系化合物。在这类化合物中，偶氮苯作为吸电子基团影响着卟啉环的化学结构，引起了卟啉吸收光谱的变化。由于偶氮苯和卟啉环分子内电荷转移效应，使得偶氮苯丧失了其光诱导异构化的效应。因此本论文设计合成以轴向金属配位的方式形成偶氮苯-卟啉化合物，来研究其构型异构化的现象。这类具有刚性平面结构的共轭复合物，具备分子间强的π-π堆积作用、光电性质和自组装行为，作为分子材料和分子器件研究的基础，必将达到单一光电分子无法产生的性能，促进有机功能材料的发展。　　本论文取得的主要研究成果如下:　　1.成功设计合成了一系列噻吩取代的aza-BODIPY荧光分子A1和A2，由于分子中π-体系的扩展导致了其吸收和发射光谱出现了明显的红移。另外，A1和A2对于Hg2+具有选择性的识别能力，能够引起荧光猝灭和溶液颜色的改变，是基于PET机制的“turn-off型荧光探针。　　2.以自组装的方式设计合成了新颖的QDs-aza-BODIPY@FA-DSPE-PEG2000复合物。A2直接键合在量子点表面，缩短了A2与QDs中心的距离;另外由于A2的吸收峰和QDs的发射峰有较大的光谱重叠，使得复合物荧光共振能量转移效率很高(Eff=90％）。在10-7M浓度下，采用420nm波长激发量子点观察到量子点荧光大幅度减弱，同时伴随着A2的荧光增强。采用近红外波长635nm激发量子点（由于量子点具有很宽的吸收带），复合物通过高效的共振能量转移，一方面aza-BODIPY分子发射的荧光可以用于细胞荧光成像;另一方面，单线态氧产生的光动力治疗(PDT)效应可以直接采用共聚焦荧光显微镜和MTT检测到凋亡细胞的存在，达到了诊疗一体化的目的。　　3.成功的设计合成了采用共价的Rh-C(aryl)键连接的正交排布的四甲苯基-铑卟啉-偶氮化合物。在三氟乙酸存在的条件下，其N=N键被质子化，偶氮苯基团会从反式构型向顺式构型转变。同时RhⅢ(ttp)-azobenzene自由基易于形成π-π共轭的二聚体达到更加稳定的结构，伴随着溶液颜色显著地从橙黄色变成紫黑色。通过加入痕量的碱和质子给予溶剂可以使得这一变色反应发生可逆的变化。1H-NMR、IM-MS和EPR的数据验证了其机理:TFA的加入导致N=N键断裂并且质子化，形成了π-共轭的卟啉二聚体，导致了分子构型的转变和溶液颜色的变化。