光气及其替代品(二光气、三光气)是重要的化工原料,在医药、农药、高分子材料等领域中都有着重要的应用价值。然而,它们又具有高毒性,吸入人体后会严重刺激肺组织,引发肺水肿、呼吸困难,严重时甚至会导致死亡。在工业生产中,若未能及时对其泄漏事故做出有效预警,人员健康及环境安全将会遭受重大威胁。因此,有必要发展出便捷、高效的检测方法以应对此类突发事件的发生。本论文围绕1,8-萘二甲酰亚胺类荧光探针的设计与合成,重点介绍了其在光气及其替代品检测中的应用研究。相较于单发射信号强度易受外界因素(激发光强度、狭缝宽度、测试样品厚度和探针浓度)干扰的“打开型”探针,同时测定两个发射信号变化的“比率型”荧光探针可提供内置校正,从而提高了荧光信号输出的准确性。因此,我们设计合成了光气的“比率型”荧光探针Phos-1。Phos-1以迫位二氨基作为光气的响应位点,实现了对液相及气相中光气的选择性及可视化检测;此外,还利用核磁跟踪以及质谱分析对该识别反应进行了机理验证:光气与迫位二氨基发生了两次酰化反应并生成了脲类产物。(详见本文第二章内容)尽管Phos-1能够实现对光气的检测,但是其较长的响应时间(20分钟)限制了该探针的实用价值。为此,我们又开发出了光气及其替代品的“打开型”荧光探针Phos-2。相较于Phos-1,以3,4-二氨基作为响应位点的Phos-2展现出了更短的响应时间(10分钟)。利用紫外-可见以及荧光光谱法不仅测定了Phos-2与光气、二光气、三光气反应时的二级速率常数(比值为40:4:1),还进一步明确了该识别反应的机理:Phos-2中的3-氨基与光气试剂的酰化反应是其决速步,随后的分子内环化反应(即与4-氨基的第二次酰化反应)则是快过程。除此之外,制备的含有Phos-2的检测试纸还能够对气相中的光气试剂进行高选择性、高灵敏度的检测,检测限低至0.1 ppm。(详见本文第三章内容)虽然Phos-2对光气试剂的检测灵敏度比Phos-1有了较大的提升,但是其响应时间仍然较长(液相中10分钟,气相中30秒)。为了进一步缩短响应时间,我们又合成了可用于即时检测光气的荧光探针Phos-3。不同于Phos-1及Phos-2中的二芳胺基响应位点,Phos-3引入了脂肪氨基作为光气的响应位点,同时利用五元环结构限制碳-氮键的旋转,有效促进了对液相中光气的识别速率(约1分钟)。此外,我们还采用静电纺丝制备了气体检测试纸,其表面所覆盖的纳米纤维膜可以显著增大气体与探针的接触面积,从而实现了对气相中光气的即时(～1秒)检测。(详见本文第四章内容)光气、三光气对环境及人体具有不同的危害影响,因此有必要对二者进行区分检测。Phos-1、Phos-2以及Phos-3仅能够在短时间内依靠光气、三光气之间的活性差异进行区分,但是,随着响应时间的延长,三光气将达到与光气相类似的响应结果。也就是说,这三个探针实际上无法有效地对光气、三光气进行区分检测。为此,我们设计合成了荧光探针Phos-4。Phos-4以2-(2-氨基苯基)咪唑为识别位点,无荧光的Phos-4与三光气只能发生一次酰化反应并生成具有蓝色荧光的产物,与光气则能发生两次酰化反应并生成了具有黄绿色荧光的产物。由于两种响应产物的荧光最大发射波长存在着较大的差异,因此可利用双发射荧光通道对光气、三光气进行区分。同样地,利用静电纺丝制备了含有Phos-4的检测试纸,该检测试纸能够对气相中的光气进行高选择性、可视化地检测,响应时间不超过10秒钟,检测限更能够低至42 ppb。(详见本文第五章内容)