过渡金属离子例如Fe2+,Zn2+,Cu2+在许多生命过程中起着至关重要的作用,寻找一种合适的技术跟踪它们在生命系统中的动态平衡对于了解它们的生物效应具有重要意义,荧光和比色方法具有方便快捷、灵敏度高、选择性好等优点,可以对生物体内离子进行实时和原位检测,因此构建高选择性和专一性的过渡金属荧光和比色探针一直受到广泛的关注。　　大环多胺类配体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)及其衍生物对金属离子具有优良的配位能力,是常用的金属离子载体基团。当将荧光团连接到cyclen的不饱和氮原子上能够设计出功能化的荧光探针。本论文主要以cyclen为金属离子受体,通过引入不同的荧光基团作为侧臂进行化学修饰,合成了几种cyclen衍生物,并研究了它们对不同金属离子的选择性识别响应。具体做了以下工作:　　一、利用直接取代的方法,将8-氨基喹啉荧光团通过酰胺键连接到cyclen环上,设计合成了一种具有良好水溶性的新型锌离子荧光探针1-(N-8-喹啉基)乙酰胺基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L1)。光谱研究显示,L1能在生理pH条件下对锌离子表现出专一性的选择识别,在溶液中形成1:1的锌配合物,且该配合物对Cu2+表现强烈的荧光猝灭效应,因此我们以Zn2+和Cu2+为化学输入信号成功构建了两种分子逻辑门。　　二、将荧光发光基团4-苯基三联吡啶利用直接取代法修饰到大环cyclen上,合成了两种cyclen衍生物,一取代衍生物配体1-[4-对-甲苯基-(2,2:6,2-三联吡啶基)]-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L2)和二取代衍生物配体1,7-二[4-对-甲苯基-(2,2:6,2-三联吡啶基)]-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L3)。由于配体中的cyclen基团和三联吡啶基团都具有较强的金属配位能力,因此我们分别合成了L2的不同过渡金属配合物,并利用质谱进行表征。通过裸眼、紫外光谱和荧光光谱研究了L3对不同金属离子的光学性质,实验表明根据不同的作用方式,L3对Fe2+显示出明显的比色传感的性质,溶液的颜色从无色变成紫红色,同时对锌离子表现了较好的荧光选择识别的能力。