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 卟啉（Porphyrin， 图 1.20b） 是以卟吩(Porphine)环为母体（图 1.20a） ， 环上的氢原子被其他原子或基团取代而形成的一类同系及衍生物的天然大环有机化合物的总称。 卟吩则是由 4 个吡咯的 α-碳原子环通过 4 个次甲基桥连接起来具有芳香性的大 π 共轭大环结构 [103] ， 其分子具有 11 个双键， 22 个电子及 18 个 π 电子， 环上的碳、 氮原子之间都是通过 sp 2 杂化， 因此， 属于具有高度共轭结构的刚性结构，所以物理和化学性质都相对比较稳定， 并且分子轨道能级之间的能级差较小， 利于电子的高效传递转移， 进而表现出很好的光电性能 [104] 。 卟吩在没有取代基时近似于平面结构 [105] ， 而卟啉分子具有不同平面性， 所以， 分子的共轭程度也会产生较大的差异 [106-108] 。 利用卟吩核内的 N-H 离域性， 环内氮原子失去两个质子带两个负电荷后， 卟啉环内可被不同的金属配位， 当氢原子被不同金属取代后就形成了众多的稳定的金属卟啉类化合物（图 1.20c） 。 实验证明， 卟啉能和绝大多数的金属进行配位， 是因为其较大的中心空缺 [104] 。 此外， 当环内环氮原子上的氢被金属取代发生配位后， 整个卟啉分子的平面在某种程度上会发生扭曲 [109,110] 。 例如， 当与 Na + ， K + ， Li + 以 2:1 配位后， 两个金属离子分别略微高于或低于卟啉环平面。Mg 2+ , Cd 2+ , Zn 2+ 配合后， 形成具有空间四面体锥形结构的化合物。 而 Fe 2+ ， Co 2+ ，Mn 2+ 配位的金属卟啉能形成扭曲的八面体结构配合物。 目 前发现的所有金属卟啉均为 sp 2 杂化方式， 在平面上形成了 π-π 共轭体系。 随着其空腔内部配位金属的不同， 金属卟啉的电化学行为也有所不同 。
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