从C. J. Pedersen对冠醚的基本性发现到J. M. Lehn提出超分子化学,一个最重要的概念就是分子识别,它既是分子器件信息处理的基础,又是组装高级结构的重要途径之一。近年来,以分子识别为基础的各种光化学传感器的研究受到人们极大的关注。光化学传感器是以光学信号为输出信息并可对特定目标分子进行识别的分子探测器,在现代生物医学检测中扮演着重要的角色。光化学传感器可分为以紫外可见吸收为输出信号的比色化学传感器和以荧光为输出信号的荧光化学传感器。本论文合成了双水杨醛缩连氮(SAA)、4,7,13,16-四乙酰肼亚水杨基-1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂-18-冠-6(3-L4)、4,7,13,16-四乙酰肼喹啉基-1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂-18-冠-6(4-L4)和4,7,13,16-四香豆素-3-甲酰基-1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂-18-冠-6(5-L2)四种化合物,通过熔点测定、元素分析和核磁共振氢谱对组成和结构进行了表征。采用紫外可见光谱及荧光光谱法考察了四种化合物受溶液中H+影响下的光谱行为,同时分别研究了它们对多种金属离子的选择性传感性能及机制,具体研究内容如下：1、希夫碱类化合物及其配合物具有广泛的生物药理活性,其活性大小取决于希夫碱的结构和金属离子。为研究希夫碱链对金属离子的选择性及传感机理,本文第二章用水合肼和水杨醛两种简单的原料合成了双水杨醛缩连氮(SAA),采用光谱法研究了SAA结构受体系H+的影响,并考察了SAA对Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cd2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Hg2+和Cu2+的选择性传感性能。结果表明,SAA受溶液酸度的影响显著,当体系的pH值增大时其构型由烯醇式转变为阴离子式,烯醇式的吸收峰在295nm和355nm处,而阴离子的吸收峰在408nm处。在对金属离子的选择性实验中获知,SAA仅对Cu2+有光谱响应,可作为专一性识别Cu2+的化学传感器。2、冠醚是分子传感器结构中的一类重要的接受体,本文为考察SAA分子中希夫碱链片段在连接冠环后对金属离子选择性的影响以及臂式冠醚环与侧臂之间的传感机理,在第三章中将SAA中的亚水杨基希夫碱链挂接到1,10-二氧-4,7,13,16-四氮杂18冠6的侧臂上,合成了冠醚化合物3-L4。同样测试了冠醚化合物3-L4的光谱受体系pH值的影响以及对金属离子的选择性。结果表明,在体系酸度降低的过程中,冠醚化合物3-L4的紫外可见光谱有类似于SAA的变化规律,但发生了峰位的移动。烯醇式在355nm处的吸收峰蓝移到322nm处,阴离子式在408nm处的吸收峰紫移到了369nm处。荧光光谱也表明H+对冠醚化合物3-L4的结构有显著的影响,pH值的变化可引起冠醚化合物3-L4的荧光峰位的变化。与SAA相比,冠醚化合物3-L4对金属离子的选择性发生了重大的变化,除对Cu2+敏感外,对Co2+也有突出的传感能力,这是冠环与侧臂希夫碱链光敏基团协同作用的结果。3、臂式冠醚以其特有的功能侧臂可以表现出特定的性能。改变侧臂荧光团可以考察臂式光敏冠醚对金属离子的选择性差别及传感机制,并且有利于发现新的优良的传感器。为此,本文在第四章中合成了冠醚化合物.4-L4,并测试了冠醚化合物4-L4在体系pH值增大时,紫外可见光谱和荧光光谱的变化,同时考察了对金属离子的选择性传感性能。结果表明,pH值增大使其紫外可见光谱的吸收峰红移,强度也发生了规律性的改变,荧光强度也有显著的降低。在对金属离子的选择性测试中显示,pH=6.0时只对Cu2+和Hg2+有显著地传感作用,并且紫外光谱和荧光光谱所表现的选择性是一致的。4、改变侧臂荧光团及连接方式进一步考察冠环、侧臂链及光敏基团分别对金属离子选择性的贡献和传感机制。本文在第五章中合成了冠醚化合物5-L2,同样试验了pH值对冠醚化合物5-L2的光谱的影响和该冠醚对碱金属和碱土金属离子的选择性传感作用。实验结果表明,当体系pH值大于8.52并逐渐增大时,冠醚化合物5-L2在276nm处的吸收峰逐渐消失,在368nm处产生了新的吸收峰,荧光峰也从400nm红移到500nm。对金属离子选择性测试中显示,该冠醚对Mg2+有特殊的传感作用。