随着社会工业的迅速发展,大量的有毒离子产生的各种问题给环境和生命体带来了严重的危害。常见的离子检测方法有原子吸收光谱、原子发射光谱、离子选择电极、生物化学检测,但是它们的弊端也显而易见:成本高、操作流程繁琐、仪器较大且耗时长、不利于现场实时监测。荧光分析法因为其:操作简单、灵敏度高、选择性好、体积小且实时性响应的优点,已经广泛应用于生物、医药、农业、轻工业以及环境保护等生产生活领域。本论文的工作就是设计合成了几种基于噻吩的有机小分子荧光探针,并对其性质和传感性能进行了研究。其表现出来的优良性质有:快速实时响应、高的选择性、高的灵敏度、高的稳定性、强的抗干扰性能、宽的pH响应范围、并成功的应用在各种环境水样和食品样品中检测离子,更重要的是设计的荧光探针也成功应用在细胞中检测离子,这显示出了荧光探针在医学的潜在应用价值。1、设计合成了一种新型的噻吩类荧光探针TS,TS能迅速的检测出水溶液中的铝离子(Al³⁺)和锌离子(Zn²⁺),分别呈现出强烈的蓝色和绿色荧光,使荧光强度分别增强40倍和5倍。利用荧光发射光谱和紫外吸收光谱对其性质进行了研究,研究表明:该探针有高的选择性,强的抗干扰能力,宽的pH响应范围:(Al³⁺:4.0¹2.0,Zn²⁺:4.0¹1.0),高灵敏度(检测限分别为Al³⁺:3.7 nM,Zn²⁺:30 nM),高的稳定性(绑定常数分别为Al³⁺:1.16×10⁴ M^-2,Zn²⁺:2.08×10⁴ M^-2)。同时我们通过红外光谱和核磁共振研究了TS的传感机制,结果表明TS-Al³⁺和TS-Zn²⁺的化学结合计量比都是1:1。最后我们做了探针在各种不同环境水溶液中检测离子的实验,证实了TS可以用于实际水样和食品样品中检测铝离子(Al³⁺)和锌离子(Zn²⁺)。更重要的是我们成功的实现了探针TS在细胞中检测离子。2、设计合成了一种新型的噻吩类金属离子探针TSA,TSA能迅速的检测出水溶液中的铝离子(Al³⁺)和铜离子(Cu²⁺)。在检测铝离子(Al³⁺)时,在365 nm荧光灯下显示强烈的蓝色荧光,使荧光强度增强300多倍。利用荧光发射光谱对其性质进行了研究,研究表明:该探针具有高的选择性,强的抗干扰能力,宽的pH响应范围（3.0¹1.0）,高的灵敏度（检测限:8.36 nM）,高的稳定性(绑定常数:1.2×10⁴ M^-2)。在检测铜离子(Cu²⁺)时,显示出肉眼可见的变色:由无色变为黄色。利用紫外吸收光谱对其性质进行了研究,研究表明:该探针具有高的选择性,强的抗干扰能力,宽的pH响应范围（6¹0）,高的灵敏度（检测限:4.87nM）,高的稳定性(绑定常数:9.8×10³ M^-2)。同时我们通过红外光谱和核磁共振研究了TSA的传感机制,结果表明TSA-Al³⁺和TSA-Cu²⁺的化学计量比都是1:1.最后我们做了探针在各种不同环境水溶液中检测离子的实验,证明了TSA可以用于实际水样和实际水样和食品样品中检测铝离子(Al³⁺)和铜离子(Cu²⁺),另外我们还成功的做了TSA在细胞中检测铝离子(Al³⁺)的实验。3、设计合成了几种新型噻吩类金属离子探针TSB、TSC和TSD,其中TSB为荧光法检测Al³⁺,紫外比色法检测Cu²⁺,TSC为荧光检测法检测Al³⁺,TSD为紫外比色法检测Cu²⁺。均表现出优良的性质:高的选择性,强的抗干扰能力,宽的pH响应范围等。