检测和定量分析离子或有机化合物的选择性传感器在环境和安全检测，废水处理，营养和临床毒理学等应用方面具有重要的意义。一个理想的传感器的各个组成部分应当能对被分析物产生快速灵敏并有选择性的响应。基于光致变色化合物的光开关性能，设计合成了一类即有光致变色性能又可以识别离子的双功能分子，并通过光的驱动来调控离子的选择性识别。 本论文的主要内容和结果包括以下几个方面： 第一章综述了螺环类(螺吡喃、螺(啞心)嗪)化合物的最新研究进展。着重评述了螺环类光致变色化合物的变色机理，合成，性质，以及其潜在的应用前景。 第二章合成并表征(啞心)嗪化合物1，2，3，研究了该(啞心)嗪化合物做为氰离子传感器的性能以及在实际样品中的应用，并通过1H NMR和MS对其识别氰离子的机理做了详细的阐述。实验结果表明(啞心)嗪化合物做为氰离子传感器，具有高选择性，高灵敏度，响应时间短的优点，并可以肉眼观察。 第三章合成了含有萘酰亚胺荧光基团的光致变色(啞心)嗪化合物4，对其结构进行了表征。研究了它的光致变色性能以及做为氰离子传感器的性能。实验结果表明该化合物具有典型的光致变色性能，为光控离子识别提供了一个很好的载体。同时作为氰离子传感器，具有对大多数阴离子、阳离子很高的抗干扰性，高灵敏度，响应时间短的优点，并可以肉眼观察，同时(啞心)嗪化合物对氰离子的识别也导致荧光信号的输出变化，可作为氰离子荧光传感器。 第四章合成了含有金属配位能力的吡啶基螺吡喃光致变色化合物，对其结构进行了表征。研究了它的光致变色性能以及做为铝离子传感器的性能。通过1H NMR滴定实验对其识别铝离子的机理做了详细地阐述。实验结果表明该螺吡喃化合物在溶液中表现出典型的光致变色性能，并可以可逆地识别铝离子。同时作为铝离子传感器，表现出良好的选择性，对大部分的阴离子，阳离子都具有抗干扰能力，和很快的响应时间，在5s内快速实现离子识别，可用于肉眼观察。同时在水溶液中最低可检测的浓度为5.0×10-7mol/L。这为实时在线的检测铝离子提供了很好的一个选择。 第五章介绍了其它合成思路以及中间体的合成第六章总结