无机阴离子和有机阴离子在许多化学和生物过程中起到极其重要的作用。在无机阴离子方面，关于阴离子变色探针的研究很多，尤其包含极化N-H基团的阴离子受体被广泛应用于阴离子探针的设计中，但是有关探针对阴离子识别的构效关系及氢键机理的研究还很少。对于阴离子识别机理也只有氢键机理，路易斯酸配位机理等几种，很少有新的识别机理见报道。有机阴离子及其相关分子，特别是手性糖酸类在许多生物过程中的重要性，已引起了很多研究者的关注。目前也开发了一些有对映选择性的手性探针。但是，手性糖酸的识别依然存在对映选择性和络合常数低的问题，而且要用于生物分析，一定要在水溶液中进行识别，但是目前多数探针只能在有机溶剂中使用。在前人工作的基础上，为了选择性识别无机阴离子和手性糖酸、糖醇，本论文设计合成了一系列阴离子探针，具体如下：基于分子间氢键原理设计一系列缩氨基硫脲氟离子变色探针al-al2。探针al对F~-有很好的识别效果。通过不同结构的探针对阴离子的识别效果的研究，发现通过在探针分子引入推拉电子基团，调控氢键供体的质子提供能力，能实现对阴离子的选择性识别。另外发现羰基和硫羰基脲类的识别性质有很大差异。通过核磁滴定和单晶结构证实CH…F氢键的形成。合成了吩噻嗪类的氟离子变色探针b4，并通过核磁，单晶衍射，紫外-可见吸收光谱的滴定研究证明，b4中存在分子内氢键和烯醇式-酮式互变异构。论述了一种全新的氟离子识别机理。基于PET和共价键识别机理设计合成了一系列糖类荧光探针，非手性探针c5和手性探针d5，e2。经过对糖酸、糖醇、单糖等底物的识别，发现c5对糖酸类有一定的识别效果，d5对D-山梨醇有一定的对映选择性，而e2对酒石酸对映选择性很好。基于FRET机理设计合成了手性荧光探针g8，初步观察到荧光共振能量转移现象，对手性酒石酸识别的络合常数很高，有一定的对映选择性。