由于具有出色的光致变色性质、热稳定性和抗疲劳性,二芳烯最初在高密度信息存储方面的潜在应用引起了人们广泛关注。近年来,基于二芳烯的多重调控荧光开关和光化学传感引起了人们的广泛关注,这些新的功能将进一步推动二芳烯化合物的发展,对二芳烯的未来格局及应用带来全新的改变。目前,将二芳烯化合物作为光化学传感器已经成为一个新的研究热点,因此,设计合成新的对金属离子有独特响应的二芳烯正受到了广泛的关注。本论文通过分子设计、合成,将金属离子识别基团引入到含羟基的二芳烯分子中,构建了具有多重调控以及离子识别性能的二芳烯衍生物。着重研究了这些二芳烯的多重调控性能和对金属离子的光化学传感性能,包括多重调控的荧光开关、金属离子的荧光和比色传感器以及分子逻辑电路的构建等。具体研究内容和研究成果如下:第1章综述了光化学传感器的研究进展。结合二芳烯化合物的研究现状,综述了基于二芳烯的离子传感器的研究进展,提出研究课题。第2章设计合成了一种末端含水杨醛基团的二芳烯化合物。系统研究了其在光和酸/碱作用下的多重相应的光致变色性质。研究结果显示,该化合物具有优异的光致变色性质。去质子化后,闭环态的最大吸收波长红移了100 nm,荧光调制效率从30%提高到55%。第3章设计合成了一种不对称的含双-2-甲基吡啶胺的二芳烯化合物。系统地研究了其光致变色性质以及其与Zn²⁺的相互作用。研究结果显示,该化合物在溶液和晶相中均表现出优异的光致变色性质。与Zn²⁺的相互作用后,其荧光强度增强了2倍,并伴随着荧光的颜色从黑色变成了亮蓝色。证明了该化合物可以作为Zn²⁺的荧光增强传感器。第4章利用Mannich反应,将双-2-甲基吡啶胺引入到末端含苯酚的二芳烯分子中。系统地研究了该化合物的光致变色性质以及与金属离子的相互作用。研究结果显示,其闭环态与Cu²⁺作用后,其最大吸收波长从558 nm蓝移到504nm,吸收强度增加了3.3倍,并伴随着溶液的颜色从紫色到红色的显著变化。通过滴定实验数据分析,该化合物可以作为Cu²⁺的比色传感器。第5章通过席夫碱单元,将二芳烯和8-氨基喹啉单元进行连接,合成了一个新的二芳烯化合物。系统地研究了该化合物在光和化学试剂作用下的多重调控性质。实验结果显示,该化合物对Mg²⁺和Ca²⁺具有较高的选择性和灵敏性,并表现出不同的荧光发射和颜色变化。证明了该化合物可以作为Mg²⁺和Ca²⁺的荧光/比色双通道传感器。此外,基于其多重调控性质,可以构建一个单分子的组合逻辑电路。第6章结论与展望