由于具有特有的氧化还原性质和优良的供电子能力,四硫富瓦烯及其衍生物广泛用于离子传感器的研究,开发基于四硫富瓦烯氧化还原开关的离子传感器是当前研究的热点之一。目前,对于四硫富瓦烯离子传感器的研究主要是在四硫富瓦烯骨架上引入带有键合位点的基团,如冠醚、硫杂冠醚、氮杂冠醚、酰胺键、吡啶基等,通过离子与键合位点之间的相互作用,来检测光电信号,从而达到识别离子的目的。为了开发新的离子传感器,我们在四硫富瓦烯骨架上引入了含有不同键合位点的基团,合成了三个系列的四硫富瓦烯衍生物,并研究了它们的离子识别性质。研究结果如下:1.设计合成了一系列四硫富瓦烯-二茂铁衍生物,并借助核磁、质谱、红外、元素分析等测试手段对上述结构进行了表征。由于四硫富瓦烯和二茂铁都是良好的电化学活性单元,我们通过循环伏安法研究了目标化合物对阴阳离子的识别性质。结果表明,目标化合物虽然没有能够进行双重电化学识别,但化合物10b对Zn²⁺, Cd²⁺和Cl-离子有很好的识别能力,可以作为优良的电化学传感器。2.利用“点击反应”合成了四硫富瓦烯-喹啉衍生物17,并利用各种测试手段进行了结构表征。通过循环伏安法、荧光滴定、核磁滴定,研究了目标化合物的离子识别性质。电化学识别研究发现,目标化合物17对Zn²⁺离子有一定的响应能力。荧光滴定实验表明,Zn²⁺和Cd²⁺离子能够使受体分子17的荧光显著增强,显示了高度的选择性和识别能力。核磁滴定实验也证实了Zn²⁺和Cd²⁺离子与目标化合物17较强的络合能力。总之,化合物17可以作为电化学和荧光双重检测Zn²⁺离子的传感器,同时还可以作为Cd²⁺离子的荧光探针。3.合成了两个四硫富瓦烯-萘硫酚衍生物18, 20,并进行了结构表征。通过循环伏安法、荧光滴定,研究了目标化合物的离子识别性质。电化学识别研究发现,化合物18对Ba²⁺有一定的识别能力,并且还对过渡金属离子Zn²⁺和Cd²⁺有响应。荧光滴定实验表明,除Ba²⁺离子使受体分子18的荧光稍微降低外,其它离子均使化合物18的荧光增强,且Zn²⁺和Cd²⁺离子引起的荧光增强的较为显著。总之,目标化合物18可以作为电化学和荧光双重检测碱土金属离子Ba²⁺的传感器,还可以作为过渡金属离子Zn²⁺和Cd²⁺的光电传感器。