开发简单、廉价、灵敏以及具有选择性的生物分析方法对于推进生命研究领域的诸多方面，如疾病的诊断和治疗，药物输送，法医鉴定，环境监测以及工业产品的质量监测等都是必不可少的。有机小分子荧光探针由于其优异的特性，广泛地被应用于基于荧光的生物分析传感。同时，多环芳香族化合物本身具有的一些性质，例如良好的光稳定性、热稳定性，化学惰性，高的荧光量子产率，较长的荧光寿命等，对分析应用领域具有重要意义。此外，苝-3，4，9，10-四羧酸是合成具有多种性质结构以及应用前景的荧光探针的良好前体。因此，我们合成了一系列的苝酰亚胺化合物(PBIs)，广泛研究了它们的性质并且开发了一系列的应用。在此基础上，我们还利用PAH开发建立了几种分析传感新方法。论文的主要成果如下:　　1.报道合成了新的两种异构体绿色和蓝色探针，即1，7-，1，6-哌啶取代的PBI。合成的物质主要通过NMR以及质谱表征确定，光物理性质通过紫外-可见吸收光谱、荧光发射谱以及循环伏安法进行了评估。显而易见的是，通过和未取代的PBI以及溴化的PBI进行比较，哌啶在二溴苝-3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺的湾区的引入引起了吸收波谱的强烈红移，降低了光谱带隙。我们同时采用梯度法估算了荧光量子产率。通过X射线衍射图中显示的清晰尖峰证实了探针的结晶度。同时，利用密度泛函理论(DFT)B3LYP/6-31(d，p)计算得到了HOMO和LUMO分子轨道。此外，通过循环伏安法检测到了1，7位异构体的可逆氧化反应，但在1，6异构体中可同时检测到可逆的氧化和还原反应。其它的结构类似物显示出可逆的还原反应。因此，在溴和哌啶取代的PBI中观察到了光学和电学性质变化的规律性趋势。基于以上性质，我们的探针将在生物传感，生物标记，半导体，电荷转运等诸多领域具有潜在的应用前景。　　2.合成并表征了具有晕苯和苯并[ghi]苝类中心核结构的S-环化苝酰亚胺探针。在湾位置的硫化环是将溴化PBIs作为前体完成的。探针的光物理性质通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱进行了研究确定。在吸收光谱中，探针显示了高的摩尔吸收系数和低光学带隙。通过DFT计算了HOMO和LUMO的轨道能级。所得的探针，在稳定存在的状态下，溶液呈现绿色。当暴露于强还原性的物质如NaBH4时，由于硫还原开环作用，探针溶液颜色变为深蓝色。然而，随着水的加入，溶液再次变为绿色，表明由于氧化而再次成环。基于探针的性质，开发了灵敏的比色法来检测氢化物。同时，探针的优异性能和特殊的结构也使其在今后进一步应用中具有很大的潜力。　　3.报道了苯并[ghi]苝和晕苯作为多模块响应荧光探针，用于观察检测表面活性剂的单体-胶束的转变。通常，探针分子在水溶液中通过自组装形成纳米粒子并显示出强烈的集聚增强的缔合物荧光发射(AEEE)。而在表面活性剂单体-胶束转变的过程中，探针纳米颗粒结构溶解，其荧光从缔合物到单体发生了明显的转变。通过缔合物、单体荧光信号(IE/IM)的比率变化可以精确地测定各种表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)。同时，通过紫外光照也可以直观地观察到胶束的转变过程。通过探针缔合物、单体荧光信号(IE/IM)的比率，紫外-可见吸收光谱，荧光寿命，以及视觉评估来检测两亲性物质的CMC转变具有良好的应用前景。　　4.利用苯并[ghi]苝和晕苯作为比率荧光探针监测微环境变化和单体-胶束转变。由于探针荧光发射光谱中振动带通常对溶剂和表面活性剂的微环境表现出感应行为，因此阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，和中性表面活性剂的单体-胶束转变均能通过探针振动谱带强度比率的变化进行监测。因为常规探针芘的S形响应曲线变化较小，有时难以获得明确的CMC值，所以在比率的拐点处获得清晰的CMC值是优于常规探针的检测方法。其荧光光谱比芘红移，可以在芘和混合物背景荧光有干扰的情况下作为一个很好的替代探针。此外，苯并苝探针在阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中，其振动谱强度表现出了相反的变化趋势，但是芘没有类似的性质。苯并苝的振动能带比芘的热稳定性更强，因此在检测体系中不需要严格的温度控制，因此对于相关检测提供了很大的便利。　　5.利用苯并[ghi]苝和晕苯在极低的浓度下(6μM)作为氧气的纳米传感器。通过简单的体系，如乙醇，乙醇、水(2∶8)的混合体系和胶束水溶液(CTAB)制备构建了纳米传感器。探针的单体荧光可以被氧气高效淬灭，但是缔合物荧光强度却不会发生变化。它表明光子诱导的能量转移到氧分子的过程仅发生在单体上。同时，发展了线性的定量计算方法。另外，实验结果说明，芘和苝的单体/缔合物猝灭不具有线性的Stern-Volmer关系。因此，苯并[ghi]苝和晕苯纳米传感器具有相当的新颖性。　　6.由于苯并[ghi]苝和晕苯的单体/激基缔合物荧光可以被硝基芳香族化合物有效地淬灭，开发了快速分析和定量硝基芳香炸药的荧光传感方法。在研究过程中，探针荧光信号对于0.1-120μM的硝基化合物浓度都具有线性响应。此外，荧光淬灭过程很容易在紫外灯下进行肉眼观测。最终，优化的方法可以轻松检测和定量0.1μM的硝基芳香族化合物(TNT)。