阴阳离子与人们的生活息息相关,但是过量的离子会对人体及环境产生不良影响。其中重金属离子和氰根离子对人体威胁更大,中毒者轻则导致健康疾病,重可造成死亡。因此,研究具有高灵敏度和高选择性的探针分子对于检测重金属离子和氰根离子非常重要。近年来,罗丹明基团由于其荧光量子产率高、激发波长较长、水溶性好、生物毒性低等优点引起了广泛的关注。设计新型罗丹明类荧光化合物对于实际生活中在水溶液中识别离子具有重要意义。鉴于此,本文设计并合成了三种能够识别重金属离子或氰根离子的罗丹明B酰腙衍生物探针分子,利用光谱技术等对其进行识别性能的研究。论文主要分为以下四个部分:第一章:绪论介绍了离子识别的研究背景、机理及意义,重金属离子和氰根离子的识别意义,详细描述了罗丹明类探针和罗丹明的不同离子探针的研究进展。第二章:基于罗丹明B酰腙衍生物的探针Z对CN^-的识别及其应用在本章中,我们设计并合成了一种基于罗丹明B酰腙衍生物的新型高选择性探针Z,该探针对水溶液中的氰化物具有比色和荧光增强的响应。实验结果显示,加入CN^-后,可以裸眼观察到探针Z的溶液从无色到浅黄色的颜色变化,并且可以观察到溶液在紫外灯下产生强烈的绿色荧光。该探针以去质子化和分子内电荷转移（ICT）机制来单一识别CN^-,我们通过¹H-NMR滴定和DFT计算证明了这一点。另外,通过滴定实验计算出探针的荧光最低响应检测限为5.81×10^-8mol/L。探针Z成功用于检测发芽马铃薯中的CN^-。此外,我们还制备了含有探针Z的试纸条,可用作实际生活中快速方便检测水溶液中CN^-的比色工具。第三章:基于罗丹明B酰腙衍生物的探针RD对CN^-和Cu²⁺的识别及其应用在本章中,我们设计并合成了一种基于罗丹明B酰腙衍生物的化学传感器RD,该探针对水溶液中的氰化物和Cu²⁺具有高选择性和高灵敏性的比色和荧光响应。在存在氰化物的情况下,探针可以裸眼观察到溶液从无色到浅黄色的可见颜色变化,并且在水溶液中快速产生强烈的黄色荧光。探针RD对CN^-的荧光响应的检测限低至3.54×10^-7 mol/L。此外,与水溶液中的其他金属离子如Fe³⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺,Ca²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺,Cr³⁺,Hg²⁺,Ag⁺和Mg²⁺相比,RD对Cu²⁺的比色和荧光选择性都很好。该探针还可以制作成受CN^-和H⁺循环控制的分子开关。我们制作了基于RD的试纸条,可以用作快捷方便检测水溶液中CN^-和Cu²⁺的测试工具。我们还成功应用RD检测发芽马铃薯、苦杏仁和自来水样中的氰化物。第四章:基于罗丹明B酰腙衍生物的探针SD对Hg²⁺的识别及其应用在本章中,我们设计并合成了一种基于罗丹明B酰腙衍生物的新型化学传感器SD,在DMSO/H₂O（1:9,v/v）溶液中对Hg²⁺具有紫外和荧光双通道响应,并且可以裸眼观察到变化。在存在汞离子的情况下,SD探针的溶液颜色从无色变为玫瑰红色,并且在UV灯下会快速产生亮橙色荧光。SD对Hg²⁺的荧光响应检测限低至2.71×10^-7 mol/L。与其他金属离子如Fe³⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺,Pb²⁺,Zn²⁺,Cr³⁺,Cu²⁺,Ag⁺,Ca²⁺和Mg²⁺相比,SD只选择性识别Hg²⁺。工作曲线和红外光谱分析结果表明,SD和Hg²⁺之间的络合化学计量比为1:1。通过核磁滴定和红外光谱分析的结果,推测识别机理是由于SD和Hg²⁺之间的络合导致罗丹明的螺内酰胺环的开环。此外,还制作了基于SD的试纸条,可用于方便有效地检测Hg²⁺。