Porphyrine sind makrocyclische, konjugierte Tetrapyrrol-Systeme, deren Grundgerüst aus vier Pyrrolringen besteht, die über methinische (=CH–) Brücken zu einem 18-π-Elektronen-Aromaten verknüpft sind. Das zentrale N4-Chelat bietet einen hochkoordinierten Bindungsplatz für Metallionen und ermöglicht die Ausbildung von Metalloporphyrinen, die in vielen biologischen und technischen Systemen eine Schlüsselrolle spielen.

In der Natur treten Porphyrine vor allem als Cofaktoren auf, z.B. als Häm in Hämoglobin und Cytochromen oder als Chlorophyll-Grundgerüst (Mg-Porphyrin). Ihre elektronische Struktur erlaubt intensive π–π*-Übergänge, die sich in charakteristischen Absorptionsbändern (Soret- und Q-Banden) äußern und sie für optoelektronische Anwendungen, Photokatalyse und Photodynamische Therapie attraktiv machen.

In der Werkstoffforschung werden Porphyrine als definierte, molekulare Bausteine für funktionale organische Materialien eingesetzt. Metalloporphyrine dienen als Redox-aktive Zentren in organischer Elektronik, als Sensibilisatoren in Farbstoffsolarzellen, als molekulare Katalysatoren für Sauerstoffreduktion, CO₂-Reduktion oder Oxidationsreaktionen sowie als Bausteine in kovalenten organischen Gerüsten (COFs) und Metall-organischen Gerüsten (MOFs).

Durch gezielte Substitution an den meso- und β-Positionen lassen sich Löslichkeit, Aggregationsverhalten, Energie­niveaus und Koordinationschemie fein einstellen. Damit bilden Porphyrine eine vielseitige Plattform zur Entwicklung strukturdefinierter, funktionaler Molekül- und Hybridwerkstoffe mit einstellbaren optischen, elektronischen und katalytischen Eigenschaften.