重金属离子对人体及环境危害巨大,在检测重金属方法中,离子探针法作为一种新兴方法被人们广泛关注。2-二茂铁基咪唑并[4,5-b]吡啶可作为离子探针对Hg²⁺离子及Pb²⁺离子有选择性识别。本文以2-二茂铁基咪唑并[4,5-b]吡啶为母体的设计了五种2-二茂铁基咪唑并[4,5-b]吡啶的5位取代基不同的离子探针。通过研究该类探针对金属离子识别性能,初步分析其分子结构对离子识别性能的影响。通过氨醛缩合反应以二茂铁甲醛,2,3-二氨基吡啶类衍生物为原料,以碘化钾和醋酸为催化剂,合成了2-二茂铁基咪唑并[4,5-b]吡啶衍生物3a-3c,产率为46%-58%。再以2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶（3b）,3-吡啶硼酸/4-吡啶硼酸为原料,以三（二亚苄基丙酮）二钯和三环己基膦为催化剂,磷酸钾为碱,通过Suzuki交叉偶联反应方法合成了2-二茂铁基-5-（3-吡啶基）咪唑并[4,5-b]吡啶（3d）和2-二茂铁基-5-（4-吡啶基）咪唑并[4,5-b]吡啶（3e）,产率为77%-85%。通过核磁共振谱图及质谱对这些化合物的结构进行了表征。将化合物3a,3d及3e做为离子探针,采用方波伏安法（SWV）,循环伏安法（CV）、紫外可见光谱和荧光光谱等方法,在优化条件下研究了它们对19种常见金属离子的光电多通道响应性能。结果表明,探针3a可作为Hg²⁺离子光学探针和Al³⁺离子的电化学探针,3d则可作为Hg²⁺离子的光电三通道探针和Al³⁺离子的电化学探针,而探针3e可对Hg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺离子具有识别响应。通过分析探针3a,3d及3e的结构及离子识别性能的影响,推断出增加识别位点的3d可增强选择性,而改变增加识别位点位置的3e则减弱选择性。