近年来,荧光探针因其具有灵敏度高、选择性好、快速检测、操作简便和实时性检测等优点,可以广泛应用于生态学、生物学和临床医学的各个领域。因此,设计并合成高选择性和高灵敏度的荧光探针用于检测环境以及生物细胞中痕量的金属离子已成为化学领域研究热点。嘌呤骨架是由咪唑环稠合嘧啶环而成的氮杂环化合物,其环中所有原子共轭、共平面,易发生π电子跃迁。其次,嘌呤衍生物广泛分布于自然界中,是一类重要的生命物质,可参与体内多种生化反应。嘌呤环中2,6,8,9位可以通过化学反应接入各种取代基团,结构可变性大,适于结构改造且水溶性好,是合成荧光探针的最理想的荧光母体之一。但是,目前基于嘌呤衍生物设计的荧光探针在痕量金属离子检测方面研究还比较少。本文以嘌呤衍生物为母体设计并合成了三种嘌呤-荧光探针,并研究了这三种探针在金属离子检测方面的的相关光学性能。设计并合成了一种以香豆素和嘌呤为母体的简单、高效的开关荧光探针CMP。该探针CMP在HEPES缓冲溶液（p H 7.4）中对Co²⁺表现出高灵敏度、高选择性和快速响应（在1分钟内）,并且检出限低至0.487μM。值得注意的是,向探针CMP溶液中加入Co²⁺后,溶液颜色由黄色变为粉红色。通过Job’s plot图和质谱分析,确定了CMP与Co²⁺的结合化学计量比为1:1,并通过密度泛函理论（DFT）研究进一步证明了它们的结合机理。设计并合成了一种以生物嘌呤为母体的新型“开启”荧光探针（PTAHN）,并成功用于检测溶液中痕量Zn²⁺。探针PTAHN在DMSO/H₂O溶液（9/1,v/v,p H 7.4,HEPES缓冲液,0.2 m M）中对Zn²⁺显示出显著的选择性和的快速响应。探针PTAHN对Zn²⁺的检出限（LOD）为61.6 n M,远低于WHO标准（76.0μM）。同时,向探针PTAHN溶液中加入Zn²⁺后,溶液颜色由黄色变为粉红色。Job’s plot和密度泛函理论（DFT）研究确定了PTAHN对Zn²⁺的络合机制。此外,该新型探针具有细胞渗透性,毒性低,可以成功地用于检测活Hep G-2细胞中痕量的Zn²⁺。设计并合成了以嘌呤为母体的席夫碱型荧光探针PTAID。该探针PTAID可以在HEPES缓冲溶液中同时快速识别Pd²⁺和Cu²⁺两种金属离子,且不受其他离子的干扰。荧光探针PTAID对Pd²⁺和Cu²⁺表现出显著的特异性荧光猝灭,具有很高的选择性和灵敏度。在HEPES缓冲溶液中探针PTAID对Pd²⁺和Cu²⁺的检测限分别为0.63μM和1.19μM。此外,Job’s plot图确定了探针PTAID对Pd²⁺和Cu²⁺的结合比。同时,探针PTAID成功地用于制成便携式试纸,其可以以固态形式实时检测溶液中痕量的Pd²⁺和Cu²⁺。