近些年来,有机发光材料发展迅速,种类繁多、性质多样、应用广泛。在众多荧光团中,由于独特的光谱性质,芘和BODIPY染料受到研究者的广泛关注。芘具有较高的荧光量子效率和荧光寿命,在激发态时极易形成长波长发射的激基缔合物。利用单体和激基缔合物荧光波长的不同,研究者们设计合成了一系列性质优异的比例计量型荧光探针来检测离子、小分子及DNA。但报道的这些探针都是利用配位或氢键作用,基于反应的比例计量型探针无疑具有较好的选择性和灵敏性。硼-二吡咯亚甲基(BODIPY or BDP)荧光团近几年引起了人们广泛的关注,由于其优异的光谱性质,在一些应用领域已经取代了常见的荧光素和罗丹明。BODIPY具有较高的摩尔吸光系数、较高的荧光量子产率、荧光光谱峰窄而尖锐、荧光对溶剂的极性和pH均不敏感、具有适中的氧化还原电势、BODIPY母核结构稳定且易于修饰、荧光寿命长和光稳定性好等特点。但由于其平面的结构,在固态时极易聚集而淬灭荧光，而分子在固态下发光是应用于分子器件的前提条件。对于BODIPY不同位置的修饰展现出有趣的光谱现象,然后对于这一现象的机理还没有深入的研究和报道。针对以上存在的若干问题,我们设计了一些的具有特定光谱性质的荧光染料。比如,通过氟与硅的强亲和性,设计了首个利用芘的单体和聚集体发光不同的反应型氟离子探针；通过在BODIPY平面引入三苯基硅基得到了在固态能有效发光的BODIPY二聚体；通过在BODIPY的2，6位引入对-(N,N-二甲基)苯乙烯基得到了三个具有不同性质的同分异构体,通过理论计算,研究分析了不同位置修饰对光谱的影响及规律。取得的主要研究成果如下：1.通过O-Si-Si-O-和O-Si-O-链接芘,得到发射聚集体的芘化合物(2-1,2-2)利用氟离子与硅的强亲和性,硅氧键被氟离子断裂,形成芘单体的发光。并利用水溶性纳米粒子包裹2-1,来检测HeLa细胞中的氟离子。这是首次报道的利用芘的激基缔合物与单体发光不同的基于反应的比例计量型氟离子荧光探针。2.当我们设计用硅链接BODIPY-CH2OH时,发现此化合物极易被次氯酸氧化成BODIPY-CHO而淬灭荧光,而对其它氧化性的离子和小分子没有荧光淬灭现象,表现出优异的选择性,且反应时间短、灵敏度好。利用激光聚焦技术对BODIPY-CH2OH分子探针在细胞中对次氯酸的响应进行了成像研究。3.在BODIPY平面引入的三苯基硅基,通过FeCl3作为催化剂氧化偶联得到BODIPY二聚体(4-5,4-6)。和单体相比,这些二聚体显示出高的摩尔吸光度,适中的荧光量子产量和红移的光谱。二聚体4-5,4-6在不同溶剂中展现出不同的光谱性质以及有效的固态发光,通过光谱性质和理论计算,分析了其发光现象的机理及结构／性质的关系。4.通过Heck反应在其BODIPY母核2,6位引入苯乙烯基,与1，7-位和3,5-位苯乙烯基取代的BODIPY对比,发现2,6-位苯乙烯基取代的BODIPY具有较大的斯托斯克位移和较低的量子产率,通过理论计算分析了基态和激发态结构以及轨道分布,详细解释了造成不同光谱性质的原因。通过Heck反应在其BODIPY母体2,6位对-(N,N-二甲基)苯乙烯基得到了三种构型BODIPYs染料,通过H NMR. HR-MS和单晶衍射等方式对其进行了表征。研究了三种同分异构体的光物理性质以及pH检测性质,结合量子化学计算,详细研究了结构与性质之间的关系及规律。