由于阴离子在化学、医药、环境和生命活动中发挥着非常重要的作用,阴离子识别的研究越来越引起科学家的广泛关注。设计和合成对阴离子具有选择性识别和传感作用的人工受体是当前超分子化学中迅速发展的研究领域之一。氢键因其较好的强度、选择性与方向性,在阴离子识别中起着非常重要的作用。咔唑作为一个含有NH识别位点的基团,具有较强的氢键给予能力,能与阴离子以氢键相互作用行成稳定的络合物。还有一种非常重要的识别主体是含咪唑盐单元的化合物。咪唑盐可以通过(C-H)+…X-这种离子化的氢键与阴离子发生作用。同等情况下,它与阴离子的作用要大于文献报道较多的中性识别位点与阴离子之间的作用。因此,本文追踪当前阴离子识别的热点,设计并合成了基于咔唑和咪唑盐的不同类型的阴离子识别主体。　　 本文分为三个部分,第一部分详细地阐述了阴离子识别的发展、识别的主要作用力、研究方法、在化学传感器方面的应用等,分别介绍了以咔唑为主体和以咪唑盐为主体的研究现状。在评述阴离子识别理论和研究进展的基础上,提出了论文工作设计。　　 在第二部分,我们以咔唑单元为骨架,设计合成了两种受体化合物。咔唑的N-H拥有更强的酸性,因此是更强的氢键给体。同时,从咔唑分子本身的刚性也可以预测咔唑NH的强的氢键结合能力。我们通过单晶结构和核磁共振确认了化合物的结构。化合物L2在其结构中包含五个氢键供体:两个酰胺NH,两个吡咯NH和一个咔唑NH。对于受体L1,引入吡啶单元,以增加识别位点的酸性(两个酰胺NH和一个咔唑NH)。因此,可以预期受体L1和L2会有比较强的阴离子键合能力。通过单晶结构和核磁滴定的结果表明,主体通过咔唑和酰胺上的NH来与客体形成氢键。同时,我们发现化合物L2在与阴离子作用前后构型发生了变化,吡咯单元也参与了络合过程。　　 在第三部分的工作中,我们以咪唑单元为识别位点,以蒽作为信号传感单元,设计出两种阴离子传感器。运用紫外光谱和荧光光谱滴定法研究了它们的阴离子识别性能。乙腈溶液中,化合物L3,L4只有在H2PO4-离子的存在下发生显著的荧光淬灭现象,并且产生一个新的荧光发射峰,对H2PO4-离子具有较强的选择性。同时,1H NMR滴定结果显示化合物L3,L4通过咪唑2位CH和酰胺上的NH对阴离子进行识别。两种化合物可作为H2PO4-离子的荧光传感器。