苝系化合物是一类光电转换效率高和光热稳定性好，光谱吸收可见区的吸收峰位于450-600nm之间的新型颜料和染料，苝系衍生物广泛的应用于液晶材料、光电导材料、激光染料等领域。苝酰亚胺的N,N’位置以及湾位很容易被修饰，所以可以在这些位置引入结合基团，而达到分子识别的作用。本文希望通过设计合成的基于苝系化合物的荧光开关，研究探索它们的结构及性质，从而达到检测检测金属离子目的。论文主要包括以下内容：第一章：概述了苝系化合物的湾位及端位引入不同的取代基合成的发展及在应用领域的研究。新型荧光分子探针的发展及检测的应用。对连接稳定的NIT类氮氧自由基的苝系化合物的荧光探针的合成及性质研究是本论文主要内容。第二章：高产率的合成了1-硝基-N,N’-二环己基-3,4:9,10-苝四羧酸二酰亚胺。同时发现，不同的酚对1-硝基-N,N’-二环己基-3,4:9,10-苝四羧酸二酰亚胺在温和条件下可以发生取代反应；酚取代的苝酰亚胺之间可以进行交换反应。研究影响交换反应的因素，并探讨交换反应机理。第三章：温和条件下合成了1,6（1,7）-二硝基-N,N’-二环己基-3,4:9,10-苝四羧酸二酰亚胺，不同的对位取代的酚对1,6（1,7）-二硝基-N,N’-二环己基-3,4:9,10-苝四羧酸二酰亚胺在室温条件下的一系列取代反应。化合物二苯氧基取代的苝酰亚胺有明显的荧光，而单硝基单苯氧基取代的苝酰亚胺却没有荧光。第四章：通过新的方法高产率的合成了端位不对称的苝酰亚胺，并将稳定自由基接到不对称的苝酰亚胺上。以不对称的苝酰亚胺为信号单元，由氮氧自由基与结合基团的协同构成识别单元，通过自由基与顺次离子的磁性相互作用实现荧光恢复。