碳杂卟啉是一个或多个吡咯的氮原子被碳原子取代的卟啉。通过引入环戊二烯，茚，薁，环庚三烯或苯等碳芳环代替卟啉骨架中的吡咯单元，可以获得了各种新颖的碳杂卟啉。这些碳杂卟啉是一类优良的金属配体，它能与多种金属离子形成稳定的金属配合物，碳杂卟啉在生物化学，材料化学和超分子化学等领域得到了广泛的研究和应用。

传统的芳环掺杂的碳杂卟啉类似物是通过修饰后的芳环与三吡咯烷发生缩合反应得到结构同卟啉空腔大小相似的大环分子，这类碳杂卟啉研究颇多，而通过减少卟啉中位亚甲基数量，合成环更小的碳杂卟啉鲜有报道，其独特的化学性质有待开发。近日，湖南师范大学的宋建新教授团队将Suzuki -Miyaura偶联反应用于缩环碳杂卟啉的合成，以1,3-二溴苯或2,4-二溴苯甲醚与三吡咯烷-α, α'-二（频哪醇硼酸酯）发生Suzuki-Miyaura偶联反应得到缩环碳杂卟啉3a和3b，随后与醋酸钯反应得到碗状的金属配合物，并对这些化合物进行核磁，紫外，质谱和单晶的表征。这类金属碳杂卟啉呈现出扭曲的配位结构、较小的空腔、极短的Pd-C键和较低的HOMO-LUMO能级差。

但由于3a不稳定容易发生吡咯开环反应，随后该团队将芘单元掺杂到缩环的碳杂卟啉中。在类似偶联条件下，将1,3-二溴-7-叔丁基芘或1,3,6,8-四溴芘与三吡咯烷-α, α'-二（频哪醇硼酸酯）发生Suzuki-Miyaura偶联反应分别得到缩环碳杂卟啉6、8和碳杂卟啉9。尽管与3a具有相同的环收缩空腔，但6出乎意料地稳定。随后与醋酸钯反应得到的金属配合物6Pd和8Pd₂比3Pd拥有更低HOMO-LUMO能级差。另外有趣的是，9与醋酸钯反应后得到了金属配合物9Pd₂，直接将芘的共轭环破坏，且9Pd₂也并不稳定，用氧化铝处理后变成9Pd₂-A，使得二价钯离子在该分子中拥有两种独特的配位模式，左边为二价钯离子与阴离子环戊二烯配位，而右边为钯离子与类芘环呈η₂的配位模式，并且9Pd₂-A为芳香环，具有明显增强和红移的类Q带吸收。

这些具有狭小空腔的缩环碳杂卟啉，络合金属后形成的缩环金属碳杂卟啉具有小的HOMO-LUMO能级差和扭曲的几何结构，为进一步研究卟啉及其类似物的结构与性能提供了新的参考。据悉该团队目前正在继续探索新的缩环碳杂卟啉的结构与性能。