瓜环（Q[n]）是一种大环合成化合物,具有负电性的羰基端口和中性的疏水空腔,瓜环不仅可通过疏水空腔包结客体分子,亦可通过端口羰基氧与金属离子发生配位作用。当瓜环与染料分子形成主客体复合物后,可改变染料分子的酸碱电离常数及光物理化学性质,当目标待测物加入瓜环-染料复合物中并通过竞争置换等方式与瓜环结合。若染料在包结和游离状态下的光物理化学性质不同,则目标待测物与瓜环结合后将伴随有荧光信号的变化,形成“关-开”或“开-关”荧光探针,据此可对离子或小分子进行识别。本文利用瓜环（七元瓜环（Q[7]）、反式七元瓜环（i Q[7]））与两种生物染料（Hoechst33258（H33258）、4-（4-二甲氨基苯乙烯基）喹啉（DSQ））在不同pH条件下可形成主客体复合物,构筑了pH刺激响应的瓜环/染料超分子荧光探针（H33258@i Q[7]、H33258@Q[7]及DSQ@i Q[7]）,并对金属离子、阴离子及氨基酸进行识别性能研究,同时还探讨了可能的作用机制。主要的研究内容及结论如下:1)分别在pH=2的HCl溶液和pH=11的Na OH溶液中,研究了i Q[7]与H33258的相互作用,同时成功地设计了两pH条件下的哑铃状H33258@i Q[7]超分子荧光探针,在pH=2时,探针表现出强荧光,而pH=11时,探针表现出弱荧光。此外,该探针用于对36种金属阳离子（包括碱金属、碱土金属、过渡金属以及镧系元素金属）的识别性能研究,其结果表明:在pH=2时,H33258@i Q[7]超分子荧光探针对Hg²⁺具有独特的选择性识别,具有明显的荧光猝灭现象,其检出限为5.45×10^-7 mol/L,可能是Hg²⁺与H33258的氮原子相互作用,改变H33258客体的电子云分布,使H33258@i Q[7]探针荧光猝灭。在pH=11时,该探针对Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺展现出了选择性识别,特别是对镧系Ce³⁺具有较高的选择性识别,都有明显的荧光增强现象,其检出限分别为:1.35×10^-6mol/L、2.73×10^-6 mol/L、1.79×10^-6 mol/L和4.09×10^-6 mol/L。Al³⁺可能位于i Q[7]的端口,影响H33258客体中被包结的芳香环的电子分布;而Ce³⁺可能主要与H33258客体中的氮原子相互作用,对H33258的光诱导电子转移（PET）过程有影响;对于Fe³⁺和Cr³⁺,这两种影响可能同时发生。这为拓展瓜环/染料超分子荧光探针的识别研究奠定了新的研究平台。2)在两种pH条件下（pH=2及pH=11）,研究了七元瓜环（Q[7]）与H33258染料的相互作用,发现一个Q[7]包结H33258中部分哌嗪和靠近哌嗪的苯并咪唑部分,而另一个Q[7]包结H33258的苯酚部分,形成了H33258@Q[7]包合物,荧光光谱研究表明H33258@Q[7]在pH=2时荧光较强,而pH=11时荧光较弱。因此设计了pH响应的H33258@Q[7]超分子荧光探针。接下来分别探究了H33258@Q[7]包合物在pH=2及pH=11时,对15种四丁基铵盐阴离子的识别性能。结果表明,在pH=11时,H33258@Q[7]（1:2）包合物对HPO₄^2-表现出独特的识别能力,其荧光增强,其检出限为7.50×10^-6 mol/L。大多数过渡阳离子对H33258@Q[7]包合物识别HPO₄^2-时有明显的影响,而碱金属离子、碱土金属离子和阴离子的影响不大。可能是四面体结构的HPO₄^2-具有-OH基团和-O^-组,通过氢键作用与突出的咪唑部分相互作用,以及HPO₄^2-的存在对H33258@Q[7]的影响（尤其是苯酚部分）,可能导致H33258客体的电荷密度增加,从而使荧光强度增加。这是利用瓜环/染料超分子荧光探针对一系列无机阴离子进行的较原始的系统识别,为这类荧光探针的识别应用拓宽了研究思路。3)在三个不同pH条件下（pH=4.5,pH=5.5及pH=7.1）,研究了i Q[7]与DSQ染料的相互作用,发现不同pH下i Q[7]与DSQ作用后导致荧光不同程度的增强,形成不同颜色的DSQ@i Q[7]包合物,因此,我们提出了一种用于测定水溶液中L-α-氨基酸的DSQ@i Q[7]超分子荧光阵列传感体系。当向不同pH条件（pH=4.5,pH=5.5及pH=7.1）的DSQ@i Q[7]中加入13种L-α-氨基酸时,它们会产生不同的颜色改变和荧光变化,通过主成分分析（PCA）,我们可以识别区分结构相似的L-α-氨基酸。作用机制可能是L-α-氨基酸分子中铵的氢原子与DSQ分子中二甲胺的氮原子之间形成氢键,导致DSQ@i Q[7]传感体系对氨基酸具有不同的亲和力。这种瓜环/染料超分子与氨基酸的化学传感,有助于检测不同侧链中的氨基酸,并为跟踪蛋白质结构提供可能性。