分子识别是超分子化学研究领域中重要分支之一,包括对中性分子、阴离子和阳离子的识别。Mg2+、Zn2+和Cu2+因其在环境和生命科学扮演着重要的角色,设计和合成对其具有选择性识别功能的受体分子的研究备受关注。由于荧光内在的高灵敏度、信号易于远程数字传输、尤其是可实现现场成像分析的特点,荧光识别在Mg2+、Zn2+和Cu2+识别研究中得到迅速发展。Mg2+荧光受体分子的识别基团多数是能与Mg2。‘的形状和大小相匹配的刚硬或柔韧的腔穴,主要是基于PET和ICT机理识别M孑+。3dl-电子结构使Zn2+不会诱导电子转移或能量转移过程的发生,通常不会猝灭荧光团的荧光,Zn2+的识别主要是依据荧光增强法,涉及的识别机理主要是PET、ICT机理以及最近发展的C=N双键异构化机理。Cu2+因其是有效的荧光猝灭剂,早期Cu2+的识别多基于荧光猝灭法,考虑到检测灵敏度,荧光增强法比荧光猝灭法更具有优越性,荧光增强法对Cu2+的识别研究得到了广泛的关注,识别机理主要有PET和荧光化学剂量法等。水杨醛苯甲酰腙是良好的金属离子配体,能与多种金属离子发生配位作用,基于此,本论文设计合成了系列苯亚甲基-4-苯基氨基脲类荧光受体分子,研究了其对Mg+、Znz+和Cu2+的识别。论文共分为三章。第一章为前言,分别概述了荧光受体分子在Mg2+、Zn2+和Cu2+识别方面的研究进展,依据识别基团的分类,介绍了Mg2+和Zn2+荧光受体分子的进展,依据荧光猝灭和荧光增强原理,介绍了Cu2+荧光受体分子的进展,并在此基础上提出了论文设想。第二章为受体分子的合成和结构鉴定部分,介绍了主要仪器、试剂和论文工作中涉及的荧光受体分子的合成方法与结构鉴定。第三章系统研究了所合成的荧光受体分子在乙腈和水一乙腈两种混合溶剂中的光谱性质以及其对金属离子的识别。首先研究了荧光受体分子1-(2-羟基苯亚甲基)-4-苯基氨基脲(1)对碱金属、碱土金属离子的识别。研究发现,1在基态能与Mg2+、Ca2+发生类似的配位作用,而Baz+、Na+和心与1无类似的配位作用,唯有Mg2+引起1的荧光显著增强,乙腈中增强倍率可达212倍。荧光的显著增强来源于Mg2+的配位抑制了受体分子1中C=N双键的异构化,从而荧光增强。Job作图法、量化计算、红外光谱和核磁滴定光谱数据表明受体分子1通过羰基氧原子、亚氨基氮原子和酚氧基氧原子与Mg2+形成1：1三齿配合物。从应用角度看,在水相中对金属离子进行识别；1较在纯有机相中更具有实际意义,我们将识别的介质由乙腈拓展至水-乙腈二元混合溶剂中,结果表明,10%水-乙腈(v/v)溶液中,仅Mg2+的加入导致1的荧光增强,其它碱金属、碱l土金属离子对1的荧光光谱无响应,故1有望作为水相中选择性识别Mg2+的荧光受体分子。其次研究了1对过渡金属离子的识别。结果表明,唯有Zn2+的加入诱导1的荧光显著增强,荧光增强倍率达214倍,荧光的显著增强来源于Zn2+的配位抑制了受体分子1中C=N双键的异构化,从而荧光增强。Job作图法、量化计算和红外光谱数据表明受体分子1通过羰基氧原子、亚氨基氮原子和酚氧基氧原子与Zn2+形成1：1三齿配合物。同时,我们将识别的介质由乙腈拓展至水-乙腈二元混合溶剂中,研究了1对碱金属、碱土金属和过渡金属离子的识别。研究发现,在pH值8.52的10mM Tris-HCl缓冲介质,10%水-乙腈(v/v)二元体系中,Zn2+、Cu2+、Mg2+、Hg2+和Ni2+与1的基态配位作用类似,但仅Zn2+可使1的荧光显著增强,虽较纯乙腈中弱,但因为Mg2+导致1的荧光增强很小,故选择性高于纯乙腈中。因此,1有望成为水相中高选择性识别Zn2+的荧光受体分子。我们还考察了pH、水-乙腈体积分数对1和配合物1-Zn2+荧光光谱的影响。最后研究了乙腈中,1-(2-甲氧基苯亚甲基)-4-苯基氨基脲(2)和1-苯亚甲基-4-苯基氨基脲(3)对金属离子的识别。结果发现,只有Cu2+的加入可诱导2、3的荧光光谱显著增强,其它离子对2、3的荧光光谱无响应,这是由于乙腈中Cu2+诱导荧光受体分子2、3发生氧化还原反应,从而对Cu2+表现出独特地选择性。