氟硼熒二吡咯染料是一類多功能的熒光材料,並得到了廣泛的應用。本論文的目標是探索此類染料以及它的氮雜類似物作為探測重金屬離子的熒光探針,非線性光學材料和構建人工光合作用模型的潛力。 本論文報導了一系列氟硼熒二吡咯染料和它的氮雜類似物的分子設計,合成,光學性質以及在相關領域的應用。第一章簡單的概述了氟硼熒二吡咯染料的合成,光學性質和作為重金屬熒光探針和非線性光學材料的應用。然後詳細概述了氮雜氟硼熒二吡咯染料的發展,合成,光學性質,以及其在生物醫藥和材料科學領域的潛在應用。第二章報導了一個對銅和汞二價離子具有高選擇性比色性識別的近紅外熒光探針。 這個探針以雙邊苯乙烯修飾的氟硼熒二吡咯染料為螢光團,並進一步修飾兩個二(三唑)胺的識別位點。在體積比為1 比1 的乙腈水溶液中,當加入銅和汞二價離子時,這個探針的吸收和熒光波長表現出不同程度的藍移,而且這個變化可以被肉眼觀察到。這是因為分子內的電荷傳遞過程被抑制的結果。另外,通過其熒光變化的工作曲線法,銅二價離子與此探針具有2 比1 的結合比例。進一步研究表明它們表現出較大的結合常數((6.2 ± 0.6) × 10⁹ M⁻²),是汞二價離子的結合常數的六倍。另外,除了分子內電荷傳遞的機理,光致電子轉移和熒光共振能量傳遞也是兩種常用的設計熒光探針的機理。第三章報導了兩個基於光致電子轉移和熒光共振能量傳遞的有高效選擇性的汞二價離子熒光探針。 我們使用電子吸收和熒光光譜的方法研究了他們之間的結合性能。其中一個探針在中間的位置連接了一個二(三唑)胺的結合位點,並對汞二價離子表現出很高的响應性。另一個探針進一步引入了兩個羅丹明熒光團到氟硼熒二吡咯染料上,於是當接觸到汞二價離子時,激發的氟硼熒二吡咯染料的能量將高效的傳遞到羅丹明上,從而表現出顯著的光...