本文首先设计合成了一个在生理pH值下，对Cd²⁺高选择性的比率荧光探针1a。此探针以4，5-双取代-1，8-萘酰亚胺为荧光团，二（2-吡啶甲基）胺（DPA）和另一个2-吡啶甲基为受体，通过金属离子对4、5位胺基供电性的影响而实现比率荧光检测。该探针表现出了良好的选择性，即使是高浓度的生理广泛存在的离子(包括：Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺)也不会影响探针的响应。值得注意的是，探针1a对Cd²⁺和Zn²⁺在信号上实现了很好的区分。因为，Cd²⁺和Zn²⁺在元素周期表的同一主族，有着相似的性质，所以，同类的探针通常表现出对Cd²⁺和Zn²⁺相同的信号响应（包括波长的移动和强度的变化）。但是，Cd²⁺和Zn²⁺与探针1a的作用产生了相反的荧光信号变化—Cd²⁺削弱了共轭胺基的供电性而使荧光信号蓝移（由531 nm蓝移至487 nm），而Zn²⁺诱导共轭胺基脱氢使荧光信号红移（由531 nm红移至558 nm）。所以，实现了对Cd²⁺方便而明显的检测。并且据我们所知，这是首个针对两种不同的客体，经历不同的分子内电荷转移过程（ICT），实现相反波长移动的荧光探针。为了进一步了解这一特殊的识别过程，通过结构衍生和NMR滴定实验，随后对探针1a受体结构和选择性的关系进行了研究。分别用3-吡啶甲基和2-吡啶乙基代替原有的2-吡啶甲基结构，得到了探针1b和1c。紫外和荧光光谱研究表明探针1b和1c对Cd²⁺或Zn²⁺都没有明显的响应，这一结果同时也与NMR滴定实验结果相吻合，表明2-吡啶甲基结构在识别作用中起到了至关重要的作用。不同与经典的DPA对离子强烈的螯合作用，辅助的2-吡啶甲基结构更多的是起到构建受体空间结构的作用。萘酰亚胺的特殊的4，5位空间结构带来了此探针特别的光谱响应，所以，在研究的最后部分，对萘酰亚胺3，4位的合成，以及受体的合成进行了初步的探索和合成的改进。