镉离子是一种具有严重生理毒性的重金属离子,当水体被Cd2+污染后,它极易通过食物链进入人体造成严重的生理毒性。因此,发展能够实时、动态、适用于实际水样以及生物样本中Cd2+荧光探针具有重要的实际意义。本论文选择具有优异光学性能的卟啉作为信号基团、对Cd2+具有特殊识别作用的二甲基吡啶胺(DPA)作为识别基团,设计合成了三种非水溶性探针(PD/cis-PD2/trans-PD2),在 CH3OH/Tris-HCl(v/v,1/1)混合溶液中均实现了 Cd2+的检测。通过配位比、动力学、灵敏度以及选择性等实验探究了三种探针的Cd2+的检测过程。结果表明:三种荧光探针荧光光谱对Cd2+均呈“turn on”型响应增长,反应迅速、检测限均低至1×10-8M级别且其它金属离子均无干扰。为了扩大探针的应用范围,本文将磺酸基团引入探针分子内改变其水溶性得到了三个水溶性探针(PDS/cis-PD2S/trans-PD2S),从而实现了在纯水溶液体系中高灵敏度、高选择性的识别Cd2+。结果表明:在Cd2+加入到PDS探针溶液中,三种探针的响应有所不同,其中,PDS探针呈现“turn on”形式的增长,而cis-PD2S与trans-PD2S呈现比率型增长。从灵敏度角度上来看,水溶性探针与非水溶性探针的检测限相当,完全符合水体中Cd2+最低检测限的要求(c<0.1 mg/L),这对后续的水体Cd2+检测十分有利;在动力学研究上,与非水溶性探针相比,三个荧光探针与Cd2+的结合速度有所降低,但在60s内也可反应完全。最后,本论文将所有探针分子应用于A549细胞中进行毒性测定以及成像研究。MTT实验结果表明,六种荧光探针均对细胞毒性较小,水溶性探针的毒性远小于非水溶性探针。细胞实验表明六种荧光探针均可进入细胞且实现细胞中Cd2+的荧光成像。