铜作为人们生产和生活中必不可少的一种重金属元素,其参与了大约二十多种酶的在机体内的作用如过氧化物歧化酶,酪氨酸酶,多巴胺一羟化酶赖氨酰氧化酶,细胞色素氧化酶和铜蓝蛋白等。但是,当机体内的铜离子浓度过高时,细胞便会受损或坏死,从而导致脏器功能损伤。由此看来寻求快速有效的铜离子检测方法不仅对环境合理保护而且对生物体正常运转都有重大意义。但是由于Cu2+是d。结构的顺磁性离子,对荧光具有极强的猝灭性,许多报道的铜离子荧光探针是荧光猝灭型的,因此设计荧光增强型或者比色型探针具有重要的意义。罗丹明类和荧光素类衍生物是重要的荧光染料,由于其具有特殊的结构和良好的光物理学特性,比如高的消光系数,激发波长和发射波长都在可见光区,在水中具有较高的荧光量子产率,无毒,成本低,使之成为设计荧光探针的常见选择。此外,当其结构处于螺环状态时,是没有比色信号和荧光信号的,只有探针主体与客体分子作用后,客体分子诱导螺环发生开环反应,释放出相应的荧光基团,如荧光素和罗丹明,体系会表现为明显的颜色变化和荧光释放特性。这种结构的变化便导致颜色的改变以及荧光的产生,基于此独有原理制备的罗丹明和荧光素衍生物对重金属离子的检测已成为研究的热点。本论文在结合本实验室原有工作的基础上,以罗丹明和荧光素的荧光信号作为报告基团,结合荧光化学传感器中主体-客体化学作用的良好特性,利用紫外-可见光谱和荧光光谱研究了探针分子对于重金属离子的识别能力,并探讨了分子识别机理。本论文共设计合成了四种荧光分子探针用于离子检测。具体内容如下：在第2章和第3章设计合成了一系列基于荧光素和罗丹明的吡啶醛衍生物荧光探针(2-吡啶甲醛荧光素腙FHP,邻-吡啶甲醛罗丹明腙RHP1,间-吡啶甲醛罗丹明腙RHP2,对-吡啶甲醛罗丹明腙RHP3)。其结构用氢谱,碳谱,元素分析和质谱进行了表征,并通过紫外-可见光谱和荧光光谱研究了其对各种金属离子的识别性能。实验结果表明：(1)FHP借助紫外-可见光谱可以高选择性和高灵敏性识别二价铜离子,其他的金属离子不干扰体系对二价铜离子的测定,此刻,当再在上述体系中加入焦磷酸根或者草酸根时,由于配位竞争,焦磷酸和草酸根夺取已经与探针配位的二价铜离子,使得自由的探针释放出来,恢复了其光谱性质；然而,在探针和二价铜离子的共存的体系放置较长时间后,由于N=C键的水解,探针水解生成荧光素,从而使其发出非常强的荧光,再加入焦磷酸或者草酸根,都回不到探针自由的状态,即荧光变得不可逆,这样,通过控制探针和二价铜离子的反应时间,使得探针成为一个多功能的、可控的化学传感器,并且此传感器成功用于细胞成像。此结果在发展多样化化学传感器模式的研究中是非常有意义的。(2)荧光分子探针RHP1在10mM的pH=7.0的HEPES/CH30H(V/V=1:1)中,其本身在559nm处无吸收峰,加入各种金属离子后,发现其只对Cu2+表现出良好的选择性,紫外吸光度和荧光强度都随铜离子浓度呈线性增大,最后形成1:1配位比的稳定化合物,这些结果表明,探针对Cu2+具有很高的选择性,可用于目测判定,而不需要的任何精密的仪器。此方法可用于定性定量检测Cu2+的含量,并且可应用于生物成像,具有潜在的应用价值。