自然界中有各种各样的金属,包括碱金属和碱土金属,过渡金属和重金属,这些金属在生物体中扮演着重要的角色。摄入过多或摄入不足会导致生理功能障碍,甚至导致疾病。因此,设计和合成一种可用于金属离子检测的荧光探针是非常重要的。本文设计合成了一系列新型小分子荧光探针分别用于Fe³⁺,Al³⁺,Zn²⁺等离子的识别与检测。（1）设计合成了一种基于香豆素衍生物的Fe³⁺荧光猝灭性小分子荧光探针7-二乙氨基香豆素-3-醛。当pH=7时,探针溶液本身荧光较强,考察一系列金属离子Pb²⁺,Ni²⁺,Mg²⁺,Cd²⁺,Co²⁺,Cu²⁺,Mg²⁺,Fe²⁺,Zn²⁺,K⁺,Li⁺,Na⁺,Al³⁺,Fe³⁺,Cr³⁺对探针的影响,发现仅仅与Fe³⁺结合后荧光淬灭,由此建立了Fe³⁺测定的新方法。本方法具有水溶性好、灵敏度高、选择性好等优点,检出限低至2.5×10-2μM。同时,本荧光探针可实现生物细胞Ramos内Fe³⁺的检测,证明其在化学传感以及生物成像领域具有潜在的应用价值。（2）通过将D-葡萄糖胺盐酸盐与2-羟基-1-萘甲醛反应合成了新的萘席夫碱基荧光探针,即1-（C2-葡糖基-亚氨基-甲基）-萘-2-醇。它自身没有荧光,但是对Al³⁺具有极强的荧光响应,而且在Pb²⁺,Mg²⁺,Cd²⁺,Co²⁺,Cu²⁺,Ni²⁺,Fe²⁺,Mn²⁺,Hg²⁺,K⁺,Li⁺,Na⁺,Fe³⁺,Cr³⁺和Zn²⁺等15种乙醇溶液中仅对Al³⁺具有极强的选择性。随着Al³⁺的加入,在激发波长为427 nm处的荧光强度会增强50倍,这是由于Al³⁺和探针之间的螯合增强（CHEF）作用。由Job曲线可以知道探针与Al³⁺是1:1结合的,而且经计算得出探针与Al³⁺的缔合常数为5.748×103 M-1。在0²5μM线性区间内,计算得到探针L2对Al³⁺的检出限为2.83×10-3μM。此外,研究发现L-Al³⁺络合物的荧光可以在相同体系中添加F-时猝灭,考察其它阴离子,包括Cl^-,Br^-,I^-,NO₂^-,NO₃^-,ClO₄^-,CO₃^2-,HCO₃^-,SO₄^2-,HSO₄^-,CH₃COO-等均无此现象。[L–Al³⁺]络合物与F-阴离子的结合通过不同的荧光滴定研究建立,在乙醇中的检测限为3.2 nM。本荧光探针能够实现细胞内Al³⁺和F-的检测,在传感及生物成像领域具有潜在的实际应用价值。（3）设计合成了一种新颖的基于香豆素的荧光探针((4E-4-（（7-羟基-4-甲基-2-氧代-2H-色烯-8-基亚甲基）肼基硫代酰胺）L3,可以在水环境中作为比色传感器来检测Fe³⁺,其通过在水环境中从无色到棕色的颜色变化来表现出对于Fe³⁺的高选择性和灵敏性的识别。同时,探针L3也可以作为荧光探针在乙醇:水（8:2,v/v）的混合溶剂中显示出对Zn²⁺的显著的荧光增强效应。Fe³⁺或Zn²⁺的选择性识别不受其它竞争性金属离子例如Pb²⁺,Cd²⁺,Mg²⁺,Fe²⁺,Co²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺,Mn²⁺,Hg²⁺,K⁺,Li⁺,Na⁺,Al³⁺,Cr³⁺和Sr²⁺等离子存在的干扰。此外,在这项研究中,细胞成像的结果表明这种新的探针可以用在生物体系中的Zn²⁺检测。