BODIPY荧光染料是近二十几年发展起来的,并受到普遍关注的一种比较新的荧光物质,由于其具有摩尔吸光系数大,荧光量子产率高,荧光峰的半峰宽狭窄,对溶剂极性和pH值不敏感,激发和发射波长处于可见光区(大于500nm),光化学性质比较稳定等独特的光化学光物理性能,因而在荧光染料中占有越来越重要的地位。本论文所研究的BODIPY染料(1-4)由鲁汶大学合作方合成提供,我们对其进行了系统的研究,具体分为三部分：第一章：详细阐述了荧光的基础知识和荧光染料的发展状况以及金属离子荧光分子探针的研究进展,最后简介了溶剂化效应和溶剂化效应中常用的ETN(30)、Catalan和Kamlet-Taft等溶剂化参数。第二章：分别介绍了3个BODIPY荧光染料的晶体结构,研究了它们在20个不同溶剂中紫外吸收和荧光发射的光谱学性质及溶剂化效应。结果发现3个BODIPY荧光染料的结构特点是从非刚性向半刚性和全刚性有规律的过渡,并且详细阐述了3个BODIPY荧光染料之间性质的联系与区别：以非刚性的化合物{3,5-双-(2-溴苯氧基)-4,4-二氟-8-(4-甲苯基)-4-硼-3a,4a-二氮杂-二吡咯亚甲基｝1为起始原料,采用钯催化下形成分子内香豆酮的方法,以较高的总产率合成了另外两个刚性结构渐增的BODIPY染料2和3。由于含苯氧基的基团旋转受到限制,从而导致了染料2和3与非刚性的染料1相比,吸收和发射光谱移向长波长方向,并且有着更高的荧光量子产率。X射线衍射分析表明在1→2→3系列中,发色团逐渐扩充的平面性与其结构限制性的逐步增长是一致的,从而能够解释吸收和发射光谱出现的较大的红移。第三章：合成了一个以二(2-吡啶甲基)胺(DPA)为螯合剂,BODIPY作为发光基团的新颖的金属离子荧光化学传感器—4,4-二氟-8-(4-甲苯基)-5-(苯乙炔基)-3-[双2-吡啶亚甲基]-4-硼-3a,4a-二氮杂-二吡咯亚甲基(4),并对其进行了光谱学及光物理研究。Catalan溶剂参数通过4的吸收和发射光谱位移对溶剂效应进行了很好的描述。表明了溶剂偶极性是影响染料4的吸收和发射最大值的主要因素。在乙腈溶液中通过吸收和荧光滴定研究了几种金属离子的配位性能和质子化作用。该BODIPY染料能够与几种过渡金属离子(Ni2+, Cu2+, Zn2+)和重金属离子(Cd2+, Hg2+)形成1：1的配合物,其吸收和荧光光谱产生了较大的红移,除Ni2+外,其他离子均产生阳离子诱导的荧光增强效应。同时对该化合物也进行了质子化(氢离子)(pKa2.46)影响的研究,质子化导致其吸收和荧光光谱的红移。第四章：本章研究了一价铜的发光配合物[Cu(DPPZ)(PPh3)2]BF4的合成、晶体结构、光物理性质及电子性质。通过将[Cu(DPPZ)(PPh3)2]BF4嵌入PS的高分子载体基质,发现发射信号对于不同的氧气浓度比较敏感,最大灵敏度为3.78。我们把这个灵敏度归属于配体DPPZ大的共轭平面结构,因为它增加了激发态电子的数量,更容易使氧影响[Cu(DPPZ)(PPh3)2]BF4的激发态。