喹啉类化合物和席夫碱化合物是两类重要的配体,对金属离子有强配位作用,在分析化学、生命科学、功能材料等领域有着广阔的应用前景。本论文报道了一系列含有喹啉的配体,深入研究了其配合物的结构和性质以及对重金属离子的荧光选择性。同时在课题组已有工作的基础上合成了一系列席夫碱配体及其配合物,研究了其金属离子荧光选择性、稀土近红外发光性质,探讨了末端基、中心骨架以及镧系收缩效应对稀土簇合物结构的影响。全文共分为六部分：一、简要综述了超分子化学的研究背景,重点介绍了超分子自组装化学和主客体化学的研究进展及有机小分子荧光响应机理。二、设计合成了一个基于反应的Cu(Ⅱ)离子荧光传感器,Cu(Ⅱ)离子催化苄醚C-O键断裂引起传感器分子荧光增强。通过各种实验数据研究了苄醚C-O键断裂的机理。共聚焦荧光显微镜实验表明传感器分子能够透过细胞膜并检测细胞内的Cu(Ⅱ)离子。三、设计合成了一个高选择性的Cd2+离子双光子比率荧光传感器,该传感器分子能够实现在水体系中对镉的高选择性可逆检测,并且不会受到其它阳离子、阴离子及pH的影响。Cd2+离子引起传感器分子比率荧光响应是由于在配合物中存在激发态分子内电荷转移。四、在上一章工作的基础上,为了优化传感器分子的性质,设计合成了新的基于萘酰亚胺荧光团的双光子Cd2+离子荧光传感器,该传感器分子仍然能够比率检测水体系中的Cd2+,同时双光子荧光显微镜成像实验表明传感器分子能够通过细胞膜并检测细胞内的Cd2+。五、设计合成了基于8-羟基喹啉的柔性链状配体及其稀土配合物,研究了这一系列稀土配合物的结构和近红外发光性质。六、合成了一系列柔性链状配体及其稀土配合物,深入探讨了末端基、中心骨架、镧系收缩效应对稀土簇合物结构的调控。