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铝元素和铁元素是地壳中丰度最高的两种金属元素,同样是和人类生产生活息息相关的重要金属元素。铝元素是人体非必需微量元素,过量暴露接触会引起多种疾病,而铁元素是组成血红蛋白中的血红素以及其他体内多种生物大分子的重要金属元素,铁缺乏会导致贫血免疫力低下等多种疾病或机体的不良反应,但是在体内的过量积累也会对人的身体健康带来危害。通常金属元素大都以离子形式存在于生命体内。因此,实现对这些金属离子的快速、实时、高效的检测,这对了解和认识金属元素促进或抑制生命体中生理生化反应,乃至对认识了解某些疾病的病理病因都有着至关重要的作用。分子荧光探针具有高选择性、高灵敏度、操作简便、易于制备、成本低廉等优势,近年来成为人们广泛关注的焦点。一些可用于检测铝离子的分子荧光探针已经见诸报道,但已报道的很多铝离子荧光探针仍然存在溶解度差、合成复杂等问题。铁离子做为一种常见的荧光淬灭剂,导致许多荧光团都不能用于开发制成铁离子探针。因此,如何设计具有高效高选择性的铝离子荧光探针和铁离子荧光探针至今仍然是研究的热点问题。目的:设计并合成希夫碱类铝离子和铁离子荧光探针化合物,从探针分子的发光机制、构效关系等方面考察和评价其荧光性质,研究其在溶液中对金属离子的选择性和灵敏度等探针性能,进而将其应用于在细胞中识别特定金属离子,为发现新型的铝离子和铁离子荧光探针做筛选性研究。方法:合成一系列希夫碱类荧光探针分子。采用红外光谱、核磁共振光谱等方法对合成的探针分子进行结构分析和表征。并通过紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱等方法评价探针分子的选择性、灵敏度等性质。利用全自动倒置荧光显微镜的方法,测试荧光探针分子在细胞内特异性检测离子的能力。结果:设计合成了1个基于2-羟基萘甲醛的希夫碱类铝离子荧光探针H3L,合成了制备基于罗丹明B类铁离子荧光探针的4种中间产物RhN1-4以及3种终产物RhN4SB1-3。本篇论文第一章主要汇报了铝离子荧光探针H3L的合成和表征:其在无水甲醇中识别铝离子并产生荧光（Φ=0.27）,通过荧光滴定方法测得探针分子对Al3+的检测限达到4.2×10-7 M,在多种干扰金属离子存在下,只有Cu2+和Fe3+对H3L-Al3+复合物荧光表现淬灭作用,其余体内常见微量金属元素离子不能干扰复合物荧光,通过绘制H3L与Al3+的荧光强度Job’s plot曲线拟合证明形成配合物的配位比为1:1。使用核磁共振滴定的办法确定了H3L结构中萘羟基、希夫碱亚胺氮原子与仲胺氮原子与Al3+的结合。细胞显像结果表明H3L在荧光显微镜下可以观察到Al3+在细胞内的分布情况。本篇论文第二章主要汇报了罗丹明B内酰胺希夫碱系列化合物的合成,并筛选出RhN4SB3做为基于荧光共振能量转移（FRET）机制的铁离子荧光探针,Fe3+与探针分子结合后可以产生特异性的荧光(λem=576 nm,Φ=0.21),该铁离子荧光探针具有极低的检测限(10-10M)。抗干扰性实验结果表明,大多数生命体常见金属离子不能干扰铁离子与探针分子产生的特异性荧光。结论:合成出希夫碱类铝离子荧光探针H3L,具有高选择性、高灵敏度、抗干扰性能以及具有一定的水溶性。合成并筛选出含有罗丹明B内酰胺结构的希夫碱类铁离子荧光探针RhN4SB3,对铁离子具有高选择性、高灵敏度,以及优良的抗干扰性,紫外、荧光、以及荧光寿命的实验结果可以辅助证明探针分子内具有荧光共振能量转移光物理机制（FRET）的发生。我们设计的对两种金属离子进行检测的荧光探针,为本课题组后续对铝离子、铁离子荧光探针化合物的继续开发和结构改造提供了重要的实验信息。