近年来,由于致力于工业和技术的发展,使得环境污染问题一直加剧。其中,重金属离子对人类、生物体及环境的危害不言而喻。因此迫切需要实时检测环境中这些有毒的重金属。研究表明,荧光探针对金属离子的识别具有高选择性与灵敏度、高效率、低检测限低成本等特点,可以实时检测水体和生物体中的金属离子。在本论文中,我们分别以罗丹明、喹哪啶和1,8-萘二甲酸酐为母体合成四种新型荧光探针分子（E）-3’,6’-二（二乙氨基）-2-（2-（3-甲基噻吩基-2-基亚甲基氨基）乙基）螺[异吲哚啉-1,9’-占吨]-3-酮（L）,（E）-3’,6’-二（二乙氨基）-2-（2-（（4-（二乙氨基）-2-羟基苯亚甲基）氨基）乙基）螺[异吲哚-1,9’-呫吨]-3-酮（Q）,（E）-N’-（喹啉-2-亚甲基）苯并噻吩-2-碳酰肼（Y）,（E）-2-（（3-甲基噻吩-2-亚甲基）氨基）-氢-苯并异喹啉-1,3二氢-二酮（W）,并通过¹H NMR、¹³C NMR、IR、MS和元素分析对中间产物和目标分子的结构进行表征。（1）紫外和荧光光谱测试表明探针分子L在EtOH/H₂O（4:1）体系中对Cr³⁺有选择性且相互作用过程可逆,L与Cr³⁺以1:1比例配位络合,络合常数K_a为1.1244×10⁴,在pH 6¹0的范围内对Cr³⁺有很好的识别特性,检测限为6.8077×10^-77 M,细胞成像实验表明L具有细胞渗透性并能用于活细胞成像研究。（2）具有荧光“关-开”特征的探针分子Q对Al³⁺有很好的识别功能且竞争实验表明二者相互作用过程不受共存离子干扰,络合前后肉眼即可观察到溶液颜色变化,结合常数K_a为9.9125×10³,检出限为2.5733×10^-77 M,低于饮用水中的Al³⁺含量标准（0.2 mg/L）,并成功地将该探针分子应用于MCF-7细胞的共聚焦成像实验中。（3）探针分子Y在乙醇溶液中对Pb²⁺有专一选择性,二者以1:1结合形成络合物,络合过程不受其它离子的竞争和干扰,并具有可逆行为,结合常数K_a=1.0431×10⁴,检出限为6.3198×10^-77 M,pH实验表明在6.5⁹.0范围内适用,通过HL-7702细胞成像实验,观测到在细胞内Y与Pb²⁺络合并发出绿色荧光。（4）探针分子W基于ICT和PET机理对正二价金属离子有荧光猝灭的响应,作为配体与金属离子以1:1络合,其荧光感应行为不受其它价态的共存离子影响且具有良好的可逆性。