过渡金属离子与医学、生命科学、环境科学等领域有着密不可分的联系。许多过渡金属离子具有重要的生理活性,过渡金属配合物被广泛用于抗癌药物的研究。由于过渡金属的广泛应用,过量金属离子给人体和环境带来的危害也随之而来。如何检测并控制生物体及环境中有害金属离子的含量具有重要的现实意义。本文主要研究了苯并噁唑类过渡金属配合物的抗肿瘤活性以及几种过渡金属离子的荧光探针：第一章：介绍了本论文的研究背景；阐述了过渡金属离子的作用及其荧光检测方法。重点对金属离子荧光探针的分类、发展和应用进行了介绍。第二章：设计合成了过渡金属Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+的苯并噁唑类配合物,并对其DNA结合能力和抗肿瘤活性进行了研究。结果表明,过渡金属配合物,尤其是Cu2+配合物,具有良好的抗肿瘤活性。同时,DNA结合的实验结果与抗肿瘤活性具有一致性。第三章：基于不同的配位方式,以酰胺类8-氨基喹啉为母体,设计合成了一种能够用于不同金属离子检测的比率荧光化学传感器L3。该探针对Zn2+和Cu2+分别表现出荧光比率响应和ON-OFF响应。利用置换反应,实现了L3-Zn2+配合物体系对Cu2+的选择性检测。第四章：基于Pd0催化断键反应,设计合成了一种用于高效专一检测Pd的比率荧光化学计量器L4。该探针对不同价态的钯类化合物都能够表现出高灵敏和高选择性的荧光比率响应；同时,溶液颜色发生明显变化,可用于裸眼比色检测。实现了反应器壁上残留Pd2+的定性检测以及环境水样品中Pd2+的定量检测。第五章：将第四章中的设计思想进行拓展,设计合成了一系列能够用于检测汞类化合物的比率荧光化学计量器L5-L7。其中,水溶性的探针L7对Hg2+和CH3HgC1表现出高效、灵敏、专一的荧光比率变化。同时,明显的溶液颜色变化有利于裸眼比色检测。该探针成功地实现了细胞内CH3HgC1的荧光成像。