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经过多年的研究和发展，水溶性阳离子聚噻吩衍生物在理论和应用方面都取得了重大的进展。由于水溶性阳离子聚噻吩衍生物具有良好的光学、电学、水溶性和加工性能，在化学传感器、环境和生物医学探针等领域已经取得广泛应用。本文分别以3-(4-哌啶亚甲基)噻吩、3-噻吩丙酰氯、3-(3-甲氧基-3-羰丙基)噻吩和3-噻吩丙烯酸乙酯为原料，经过取代、加成和肼解等反应制备了3-{[1-(2-肼基-2-羰乙基)哌啶-4-亚甲基]}噻吩和3-{[1-(2-肼基-2-羰丙基)哌啶-4-亚甲基]}噻吩单体；经过酰化、肼解和季铵化等反应制备了溴化1,1-二甲基-4-(噻吩-3-丙酰基)哌嗪盐和3-噻吩丙酰肼单体；经过还原、酯化和季铵化等反应制备了溴化N,N,N-三甲基-3-噻吩-3-丙基-2-烯基-1-铵盐单体。以上五种单体经过FeCl3氧化聚合分别合成聚噻吩衍生物聚[3-(N-乙酰肼基-4-哌啶亚甲基)噻吩]（PM1）、聚[3-(N-丙酰肼基-4-哌啶亚甲基)噻吩]（PM2）、聚[氯代N,N-二甲基-4-(噻吩-3-丙酰基)哌嗪盐]（P1）、聚[3-(5-(3-(3-(氯代4,4-二甲基哌嗪盐)-3-丙酰基)-2-噻吩)-3-噻吩)丙酰肼]（P2）和聚[氯化N,N,N-三甲基-3-噻吩-3-丙基-2-烯基-1-铵盐（]PTPA-Cl)五种聚噻吩衍生物。PM1和PM2经过盐酸酸化得到PM1·HCl和PM2·HCl盐酸盐，具有酰肼官能团；P2是共聚物，具有酰肼和酰胺官能团。以上五种单体和聚合物都分别用傅里叶变换红外光谱FTIR和核磁共振NMR进行了结构表征。同时还用紫外可见光谱UV-Vis和荧光发射光谱（FL）对五种水溶性阳离子聚噻吩衍生物的光学性质进行了研究。五种水溶性阳离子聚噻吩衍生物具有良好的光学性能，分别将其作为荧光探针或可见比色探针在水中对核苷酸盐和重金属离子进行了检测。实验结果表明，所合成的新型水溶性阳离子聚噻吩衍生物PM1·HCl、PM2·HCl和P2可以作为荧光探针检测水中的重金属离子，其对铜离子和汞离子表现出了良好的选择性和灵敏性。PM1·HCl与铜离子络合后其溶液的最大荧光发射位置发生了蓝移，与汞离子络合后其溶液的最大荧光发射位置发生了红移；并且在紫外灯照射下，与铜离子络合后的PM1·HCl溶液颜色从黄色变为了蓝色，与汞离子络合后的PM1·HCl溶液颜色从黄色变为棕色，PM1·HCl对铜离子和汞离子的检测极限分别为2×10-10M和2.0×10-9M。PM2·HCl和PM1·HCl相比，其噻吩侧链上比PM1·HCl多一个碳原子，因此只对铜离子表现出选择性，对铜离子的检测极限为2×10-10M。P2作为荧光探针时只对铜离子表现出了很好的选择性和灵敏性，其对铜离子的检测极限为2.0×10-9M。而水溶性阳离子聚噻吩PTPA-Cl可以利用可见比色法和荧光探测法检测核苷酸盐，并对ATP表现出了良好的选择性和敏感性，对ATP的检测极限为1.0×10-8M。