Schiff碱衍生物具有优异的光谱学特性,常常对不同的金属离子具有高选择性。本论文设计合成了一系列Schiff碱衍生物,研究了它们作为金属离子荧光探针的特性。主要研究内容如下：第一章,介绍了本论文研究背景；阐述了分子荧光传感器的定义、结构及其设计原理。本章重点对Schiff碱衍生物和罗丹明衍生物的发展和应用分别作了介绍。第二章,设计合成了四种酰腙类单Schiff碱配体(L1、L2、L3和L4),研究了其光谱性质,并进一步研究了配合物的配位方式,L1、L2、L3和L4的不同之处是其分子中-OH的存在与否以及它在分子中的位置,我们通过改变-OH的位置实现了配体对离子选择性的调控。L1在乙醇-水、DMF-水(9:1,v/v)的混合溶液中分别对zn2+和Mg2+有较高的选择性。L2在乙醇-水(9:1,v/v)溶液中对zn2+也有很好的选择性。L’和L2对金属离子的选择性机理是基于分子内质子转移(ESIPT)、C=N异构化和螯合效应(CHEF)三种机理的组合效应。L1与Zn2+和Mg2+离子的配位方式分别是2:1和1：1。L2与Zn2+离子的配位方式是2:1。第三章,’设计合成了一系列基于邻苯二甲醛的双Schiff喊配体,其中L5对Zn2+离子具有较好的选择性。L5在多种溶剂中都表现出对Zn2+离子的高选择性。通过光谱数据及质谱数据得出了L5与Zn2+离子的配位方式,并对其配位机理进行了讨论。第四章,合成并研究了新的基于Schiff碱的Al3+离子荧光探针L11,通过单晶衍射和其他光谱数据确定了探针分子的结构。对其在99:1(v/v)的HEPES-乙醇溶液中的紫外吸收光谱和荧光发射光谱的性质进行了研究,并且进行了细胞染色试验,Al3+的加入所引起的荧光光谱和细胞成像的变化说明Ll1无论在无机环境中还是在生物体系中都对Al3+离子具有较高的选择性。第五章,本章介绍了两种基于Schiff碱的Zn2+离子荧光探针(L12和L13),研究了在9:1(v/v)的甲醇-水混合溶剂中Zn2+对探针分子的荧光光谱和紫外吸收光谱的响应。两种探针分子都对Zn2+离子表现出良好的选择性。Zn2+离子加入所引起的光谱性质的变化可能是由于Zn2+离子和探针分子间形成了配合物所引起的。第六章,利用“关-开”荧光分子开关原理,设计合成了具有罗丹明骨架的有机配体L17和L18。紫外-可见吸收光谱的测试结果表明,L17在99:1(v/v)的HEPES-乙醇中性缓冲溶液中对Cu2+离子具有选择性,并伴随着颜色的变化。而在1：1的乙醇-水溶液中,它可以被应用为Hg2+离子荧光传感器。本章对其选择性作用机理进行了讨论,认为L17对Cu2+离子的识别是由于配位导致开环进而引起的特殊选择性。而对Hg2+离子,则是由于其催化作用引起荧光强度的增加。我们还对配体在活细胞中的光谱行为进行了研究,结果表明,所合成的罗丹明衍生物L17不论在无机体系中还是在细胞中都能够被用来检测Cu2+离子和Hg2+离子。这对环境监测和生物医学研究都有重要的意义。