分子识别是超分子化学的核心研究内容之一，包括离子客体和中性分子的识别。由于荧光检测的高灵敏度和可实时及远程检测等优越性，在分子识别与传感中的应用得到蓬勃发展，设计合成高灵敏、高选择性的荧光化学传感器近年来备受关注。具有分子内电荷转移和激发态质子转移性质的荧光体，发射大Stokes位移的荧光，可消除基质本底荧光和散射光对化学传感和分子识别的潜在不利影响。为此，本论文拟以具有分子内电荷转移双重荧光的对二甲氨基苯甲酰胺衍生物和分子内质子转移的水杨醛衍生物为荧光信号报告基团，耦合阳离子或阴离子识别位点，设计合成了系列荧光化学传感器。论文共分六章。　　第一章:从分子识别原理上概述了荧光传感器的研究进展，并提出论文设想。　　第二章:详细介绍论文工作中所涉及的荧光受体的合成方法和结构鉴定。包括对二甲氨基苯甲酰腙、对二甲氨基苯甲酰胍基硫脲、水杨醛缩氨基苯基硫脲、水杨醛缩苯甲酰腙、对二甲氨基苯甲酰二苯胍等系列，共约三十种化合物。　　第三章:将具有分子内电荷转移双重荧光的对二甲氨基苯甲酰胺荧光团与阳离子配体苯甲酰腙衍生物耦合，合成了三种阳离子荧光受体苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙(BH-DM)、邻甲氧基苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙(MH-DM)和水杨醛缩对二甲氨基苯甲酰腙SH-DM。研究了合成的荧光受体在乙腈中的光谱性质，发现BH-DM和MH-DM的长波长荧光具有电荷转移特征，而SH-DM长波长荧光为电荷转移及分子内质子转移的叠加。过渡金属离子如Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+和Hg2+等均与BH-DM、MH-DM和SH-DM发生配位作用，但唯有铜离子使BH-DM和MH-DM的荧光显著增强并伴有明显的光谱蓝移，荧光的增强是由于抑制最低激发态n-π*跃迁所致。BH-DM和MH-DM可作为乙腈中选择性识别铜离子的荧光传感器;将其拓展到水相，发现在含10％水的乙腈溶液中Cu2+的加入，可使MH-DM的荧光光谱蓝移，强度增强170倍。MH-DM对Cu+有极高的选择性，相同条件下，除Fe3+能猝灭已增强的荧光外，其它金属离子几无影响。由于MH-DM中邻位甲氧基的引入，可增强荧光受体与铜离子的结合能力，MH-DM识别铜离子的灵敏度较BH-DM为高，更具应用前景，有望成为水相中高灵敏、高选择性识别铜离子的荧光传感器。　　第四章:以胍基为连接臂，将具有双重荧光的对二甲氨基苯甲酰胺荧光团和阴离子识别基团苯基硫脲耦合，合成了系列阴离子荧光受体对二甲氨基苯甲酰胍基硫脲衍生物(DGTU-Rs)。研究了该类受体分子在乙腈中的光谱性质，发现对二甲氨基苯甲酰胍基硫脲衍生物发射双重荧光，长波长荧光发射态具有电荷转移特征，荧光发射峰随苯基硫脲端取代基的拉电子能力增强而红移。胍基是传递取代基电子效应的有效桥梁，苯基硫脲端的取代基效应可通过胍基传递至酰基，并发现苯基硫脲位于电子受体一侧。对二甲氨基苯甲酰胍基硫脲衍生物的双重荧光对阴离子极为敏感，阴离子的加入使短波长荧光略有增强，而长波长荧光显著降低且光谱蓝移。阴离子对DGTU-Rs光谱的影响，可由ICT机理解释:阴离子与硫脲结合后，增加了电子受体端的电荷密度，减弱了电子受体的拉电子能力，导致DGTU-Rs的吸收光谱蓝移，CT荧光减弱并蓝移，藉此实现CT与LE荧光强度比值法检测阴离子。苯基硫脲端取代基的引入，既可调控荧光受体的CT荧光发射峰位置，又可改变受体与阴离子的结合能力。同一受体与阴离子结合能力依F-＞AcO-＞H2PO4-，Cl-，Br-,HSO4-次序减小;受体与相同阴离子的结合能力按DGTU＜DGTU-p-Cl＜DGTU-m-Br＜DGTU-m-CF3＜DGTU-p-CN次序递增。　　第五章:设计合成了具有激发态分子内质子转移特征的新型阴离子受体水杨醛缩氨基苯基硫脲(STU-Rs)和水杨醛缩苯甲酰腙（SH-Rs）衍生物。本章分为两节。　　第一节:研究了乙腈中阴离子对STU-Rs吸收和荧光光谱的影响，发现STU-Rs的吸收和荧光对阴离子极为敏感。阴离子的加入使STU-Rs的吸收光谱发生明显改变，且在长波长处出现新的吸收峰;乙腈中STU-Rs发射双重荧光，长波长荧光随阴离子浓度的增加而显著增强，此系由于STU-Rs与阴离子结合后，抑制了分子内质子转移所致。核磁共振滴定表明STU-Rs通过羟基和硫脲氮氢与阴离子以氢键方式结合，ESI-MS和Job作图法表明STU-Rs与阴离子的结合计量比为1∶1。同一受体与阴离子的结合能力依阴离子碱性AcO-＞F-＞H2PO4-＞Cl-，Br-，HSO4-次序减小;受体与相同阴离子的结合能力按STU-p-OCH3＜STU-p-CH3＜STU＜STU-p-Cl＜STU-m-CF3次序变化。不含羟基的模型化合物MBTU和BTU虽与阴离子的结合能力明显低于STU，但对F-表现出了极高的选择性，表明适当降低受体与阴离子的结合能力，有利于阴离子的选择性识别。　　第二节:研究了乙腈中阴离子对SH-Rs吸收和荧光光谱的影响。发现阴离子中唯有F-使SH-Rs的吸收光谱发生明显变化，且溶液由无色变为黄色，表明该类分子对F-具有极高的选择性，可直接“裸眼”鉴别和检测F-。Job作图法证实SH-Rs与F-的结合计量比为1∶1，F-与SH-Rs的结合能力随苯甲酰端取代基拉电子能力提高而增强，依SH-DM＜SH-OEt＜SH＜SH-p-Cl＜SH-m-Cl次序递增。乙腈中SH-Rs发射双重荧光，长波长荧光随F-浓度的增加而显著增强且明显蓝移，这是由于SH-Rs与F-结合后，抑制了分子内质子转移所致。F-导致SH-Rs荧光增强倍率随SH-DM＜SH-OEt＜SH＜SH-p-Cl＜SH-m-Cl顺序提高，其它阴离子虽使SH-Rs荧光增强，但荧光增强倍率远低于F-，表明SH-Rs可作为选择性识别F的荧光试剂。　　第六章:本章分为两节。　　第一节:设计合成了具有ICT性质的荧光体对二甲氨基苯甲酰二苯胍(DG-Rs)，研究了该类荧光体在系列有机溶剂中的光谱性质，发现DG-Rs分子中的取代基并不影响其吸收光谱，但荧光光谱随取代基拉电子能力提高而红移，表明DG-Rs的基态结构与取代基关系甚微，取代基位于DG-Rs分子的电子受体一侧。乙腈中DG-Rs的CT荧光发射能量与取代基Hammett常数间存在良好的线性关系，其线性斜率高于相应的对二甲氨基苯酚酯，表明胍基传递取代基电子效应的能力强于苯酚酯中的酚氧键。　　第二节:在上节基础上设计合成了具有ICT性质的可识别糖分子的荧光受体DG-m-B(OH)2。甲醇—水的混合溶剂中DG-m-B(OH)2的荧光随溶液pH值的提高而增强并伴有光谱蓝移，这是因为碱性条件下-B(OH)2转变为-B(OH)3-，后者的拉电子能力明显低于-B(OH)2之故。糖分子的加入，降低DG-m-B(OH)2的pKa。因此中性条件下，DG-m-B(OH)2的荧光随糖分子浓度的增加而增强并伴有光谱蓝移，DG-m-B(OH)2与糖的结合能力依果糖＞葡萄糖＞半乳糖顺序降低。