近几十年来,荧光探针因为其较高的选择性和灵敏性,已经发展成为目前研究的一个热点。元素锌是人体,植物,动物和微生物赖以生存的必需的微量元素,同时也是许多酶和金属蛋白结构的辅助因子和催化中心的最重要的阳离子之一然而,如果水中含有大量的Zn2+,会对环境产生严重的污染。不同于生物体中其他的过渡金属离子如Fe2+和Cu2+,Zn2+因为它核外d10的电子结构呈现出对光和磁的惰性。如此,以灵敏且非侵入性的荧光为基础的技术脱颖而出,成为锌离子的分析和成像方法的重要选择之一噻咯(硅杂环戊二烯)因其独特的电子结构近几十年来在光电子材料领域有着广阔的应用前景,它既可以作为有机电致发光二极管(OLED)中的电子传输材料,也可以作为发光材料使用。而联三吡啶及其衍生物对过渡金属离子具有很高的亲和性,这类化合物很容易与低价态过渡金属离子配位,形成六配位八面体配合物。与其他配合物相比,这类配合物具有独特的光物理、电化学和电磁学性质,并且配位键在某些特定条件下是可逆的。本论文通过官能化的1,1-二甲基-3,4-二苯基-2,5-二溴苯基噻咯与联三吡啶配体进行Suzuki偶联反应,合成表征了一系列有显著蓝绿色荧光的噻咯-联三吡啶衍生物。同时对这类物质进行光谱分析,对其光电性能进行了研究,发现其可做为荧光探针在生物领域有重要检测用途。通过对噻咯-联三吡啶这类衍生物与不同金属的荧光性能进行了系统的研究,得到了系列创新性结果。合成的噻咯-联三吡啶衍生物在350-375nm有很强的吸收,并且在450-550nm有荧光发射。当加入Zn2+时,这类噻咯-联三吡啶的荧光发射有很大的增强,并且荧光发射峰发生了明显的红移,而加入Fe2+、Co2+和Ni2+却导致了荧光淬灭。加入另外十几种金属离子,荧光光谱却没有明显变化,这种特殊现象赋于噻咯-联三吡啶化合物可作为只对Zn2+有感应的荧光探针。在此基础上,合成表征了噻咯-联三吡啶与Zn2+形成的金属络合聚合物。研究发现,这类金属聚合物在400nm处有很强的紫外吸收,同时在470-510nm间有很强的荧光发射。本论文的第二部分探讨了含N原子的五元螺烯的合成。螺烯分子没有对称面、对称中心和S4反轴,但有扭曲面,存在一对左手和右手螺旋的光活性对映体,故具固有手性。由于其π共轭体系特有的螺旋结构,使螺烯构成了一类独特的类邻细密环纹的多环芳香族或杂环手性化合物。除结构特殊外,螺烯的光谱和光学性质也较为特殊。这些非平面螺旋分子表现出独特的光电性能和手性,可以被有效地应用到非线性光学材料、液晶材料、手性光学材料等方面。论文中采用一系列方法先和成了Wittig反应需要的醛和wittig试剂,制备了含N的不对称烯烃,它们可以作为前体化合物来制备最终的目标产物螺烯。