荧光化学传感器作为一种具有操作简单,灵敏度高,选择性好,反应时间短等优点的检测方法在近些年受到了广大科研工作者的关注。然而大多数报道的荧光传感器都是通过氢键作用在有机溶剂中进行,由于在含水溶液中,溶剂对氢键的破坏作用限制了在水中检测手性羧酸阴离子。因此,设计并合成能够在含水溶液中实现对金属阳离子和手性羧酸阴离子的选择性识别的荧光化学传感器具有十分重要的意义。1,10-菲咯啉作为一种双齿配体同时作为一种稳定的π电子接受体,能够利用本身的两个氮原子与金属离子络合,通过引入N或O等杂原子,增加传感器的水溶性,从而实现在含水溶液中对金属离子和手性羧酸阴离子的选择性识别。本论文设计和合成了一系列基于菲咯啉荧光团的荧光化学传感器,并通过核磁氢谱、碳谱、质谱、红外等验证了它们的结构,根据紫外光谱、荧光光谱以及理论计算等方法研究了这些传感器和常见金属离子(Li⁺,Na⁺,K⁺,Ag⁺,Mg²⁺,Ba²⁺,Ca²⁺,Mn²⁺,Pb²⁺,Cu²⁺,Ni²⁺,Co²⁺,Zn²⁺,Cd²⁺,Fe²⁺,Cr³⁺,Fe³⁺,Al³⁺和Eu³⁺等)以及手性羧酸阴离子（二苯甲酰酒石酸盐,苯乳酸盐,甲氧基苯乙酸盐,丙氨酸盐,谷氨酸盐,扁桃酸盐,苯丙氨酸盐,酒石酸盐,苹果酸盐等）之间的相互作用。本论文主要内容如下:（1）综述了分子识别以及荧光化学传感器的设计原理,介绍了近年来对金属离子以及阴离子的研究进展,据此提出本论文的设计思路。（2）以菲咯啉和邻羟基苯胺为原料合成了一种席夫碱荧光传感器II-1,通过紫外光谱、荧光光谱研究了在含水溶剂中对金属离子的选择性识别性能。通过Benesi-Hildebrand方程得到了传感器II-1与金属Pb²⁺之间1:1的络合比,运用Job实验验证了传感器II-1与Pb²⁺的化学计量比。通过核磁滴定、质谱滴定、以及量子化学计算得到了传感器II-1与Pb²⁺之间可能的络合模式。通过细胞成像实验研究了传感器II-1在活细胞PC-12中对Pb²⁺的识别,这项工作拓宽了在生物和化学研究中检测Pb²⁺的范围。（3）合成了两个基于菲咯啉衍生物的荧光化学传感器III-1和III-2。通过荧光光谱实验研究了它们在含水溶剂中对金属离子的选择性识别能力,通过Benesi-Hildebrand方程得到了传感器III-1和III-2与Cd²⁺之间的络合比。此外我们结合荧光光谱分析,核磁滴定和拟合计算提出了传感器III-1和Cd²⁺可能的络合模式。并且通过荧光光谱实验研究了III-1-Cd²⁺和III-2-Cd²⁺在含水溶剂中对手性甲氧基苯乙酸阴离子的对映选择性识别能力。进一步地,通过细胞成像实验研究了传感器III-1在活细胞HeLa中对Cd²⁺,以及对手性甲氧基苯乙酸阴离子的识别能力。（4）合成了菲咯啉衍生物荧光化学传感器IV-1,IV-2和IV-3。通过荧光光谱实验研究了它们在含水溶剂中对金属离子的选择性识别以及研究了IV-1-Eu³⁺或IV-2-Eu³⁺对手性苹果酸阴离子的对映选择性识别能力,且通过肉眼直接观察到传感器IV-1对Eu³⁺和传感器IV-1-Eu³⁺对L-/D-Ma的颜色变化。通过细胞成像实验研究了传感器IV-1在活细胞PC-12内对Eu³⁺和手性苹果酸阴离子的识别能力,具有在生物体内检测的潜在的应用价值。（5）以菲咯啉和扁桃酸为原料合成了菲咯啉席夫碱荧光化学传感器V-1和V-2。通过荧光光谱实验,研究了它们在含水溶剂中对金属离子的选择性检测,并以金属离子复合物为新的荧光化学传感器V-1-Eu³⁺或V-2-Eu³⁺,通过荧光光谱实验研究了它们对手性羧酸阴离子的对映选择性识别能力。通过肉眼直接观察到传感器V-1对Eu³⁺和传感器V-1-Eu³⁺对L-/D-MA的颜色变化。