在各种生物学过程中,Ca2+、Hg2+、Mg2+、Fe3+和Na+少量的金属离子对于许多重要细胞的生长生存、功能调节及体内生物活性酶的催化等都起着非常重要的作用,因此对其识别和检测具有重要的意义。由于荧光检测法具有灵敏度高、方法简便、选择性好、响应时间短等突出优点。近年来,采用荧光分析法对金属离子进行分析越来越广泛,目前,人们研究较多的是单光子荧光探针。该类探针的激发波长在350-560 nm,处于紫外-可见光区,光损伤和光漂白较大,双光子荧光探针材料的激发波长在700-900 nm范围内,避开了生命体系所不能承受的紫外光损伤以及细胞组织自发荧光的干扰,可以消除光漂白和光毒化,提高空间分辨率,解决了生物组织中深层物质的成像问题。已经开发出的双光子金属离子荧光探针有限,而且它们的双光子吸收截面比较小,选择性不是很好,大部分水溶性都不好。因此开发一些具有生物相容性、特异性结构和位点识别基元、大的双光子吸收截面、高的荧光量子产率和识别响应性的双光子金属离子荧光探针是必要的。　　 本论文首先以N,N-二羟基乙基苯胺、对苯二胺、对硝基苯胺和苯胺为主要原料,分别合成了化合物1、化合物2和化合物3,以1,10-菲啰啉和4-甲基毗啶为主要原料,合成了化合物4。以化合物1和苯乙烯为主要原料,合成了化合物1/PS。通过核磁和红外表征了其结构。　　 我们研究了化合物在水、乙醇、乙腈、DMF和丙酮中的紫外吸收光谱和单光子荧光光谱;化合物与不同金属离子相互作用后的紫外吸收光谱和单光子荧光光谱;化合物与不同浓度的金属离子相互作用后的紫外吸收光谱和单光子荧光光谱;以800 nm做为激发光源,测试化合物与不同浓度的金属离子相互作用的双光子荧光光谱。研究了化合物1/PS的紫外吸收光谱、单光子和双光子荧光光谱及SEM。得到以下结论:　　 对于化合物1,丙酮做为溶剂,当激发波长为387 nm时,荧光量子产率为47.98％。当激发波长为800 m时,与Fe3+结合前后,双光子荧光发射峰的位置由499 nm红移至580 nm;与Hg2+结合前后,双光子荧光发射峰的位置由507 nm红移至600 nm。与化合物1相比,化合物2的荧光比较弱,以乙腈为溶剂,激发波长为380 nm时,荧光量子产率为3.57％。但是,在双光子荧光的测试中,由于荧光比较弱,没有观测到发射峰。化合物3,以丙酮为溶剂,激发波长为383nm时,荧光量子产率为12.45％。当激发波长为800 nm时,无论与Fe3+,还是Hg2+作用,双光子荧光发射峰的位置都没有发生变化,只有荧光强度发生了变化。与化合物1、化合物2和化合物3相比,化合物4的水溶性比较好,以水为溶剂,激发波长为282 nm时,荧光量子产率为38.49％。激发波长为800 nm时,与Hg2+结合后,双光子荧光发射峰的位置由原来的625 nm蓝移至589 nm。化合物1/PS是具有双光子特性的单分散性质的荧光微球。