基于主客体作用设计、制备各种分子荧光传感器并研究其应用是近年来冠醚化学研究的一个重要方面。冠醚衍生物主体和金属离子客体通过特异性相互作用可以形成主客体配合物,从而表现出对客体分子的高度识别能力,而当冠醚主体化合物的发光体部分为荧光物种时,这种主客体的相互作用信息将通过其发光体的荧光强度、荧光寿命、荧光光谱形状或荧光偏振等信号予以输出。含有荧光基团的氮杂冠醚受体分子结合底物后,可能会有明显的光物理性质变化,从而引起其光吸收或发光特性的改变,因此可通过光谱测定对其作用及传感性能进行检测。这些受体充当了产生底物选择性光信号和识别过程光读出的分子器件。应用这些光化学传感器,可以很灵敏地分析测试金属离子,比如用于环保方面,或用于研究细胞信号之类如生物过程中的离子变化等。本论文首先采取Williamson成醚反应合成了2,3-苯并-10-氮杂-15-冠-5为母体,进一步利用Schotten-Baumann酰基化反应将1-萘氧基、5-氯-8-喹啉氧基及香豆素基团由中间连接体桥联到母体的氮原子上,合成了具有荧光活性的三种光敏氮杂冠醚化合物,即N-桥联-1-萘氧基苯并-10-氮杂-15-冠-5、N-桥联-5-氯-8-喹啉氧基苯并-10-氮杂-15-冠-5和N-香豆素-3-甲酰基苯并-10-氮杂-15-冠-5。采用元素分析和核磁共振氢谱等测定方法对其组成和结构进行了表征。采用紫外可见光谱和荧光光谱法对三种光敏氮杂冠醚与金属离子的配位传感性能进行了研究:1.在乙腈、水混合溶剂（V/V=1/9）中,N-桥联1-萘氧基苯并-10-氮杂-15-冠-5与β-环糊精的包结物对Na⁺、K⁺和Mg²⁺离子表现出特殊的紫外和荧光敏感性,而对Ca²⁺和四丁基铵大阳离子无明显的识别传感作用。2. N-桥联-5-氯-8-喹啉氧基苯并-10-氮杂-15-冠-5对过渡金属离子有特殊的敏感性,Co²⁺、Ni²⁺和Cu²⁺离子对其荧光有强烈的猝灭作用,Mn²⁺有定的猝灭作用,而Cd²⁺和Hg²⁺离子反使其荧光强度有所增强。实验表明,该光敏氮杂冠醚对碱金属和碱土金属离子未发现有明显的传感性,因此,其选择识别传感性能是显著的。3.对于N-香豆素-3-甲酰基苯并-10-氮杂-15-冠-5与不同金属离子的识别传感性能研究表明,该主体化合物的荧光光谱测定显示出对过渡金属离子Mn²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺和Hg²⁺有显著的传感作用,Mn²⁺离子对其荧光有特别的增强作用,而Cu²⁺、Cd²⁺和Hg²⁺离子对其荧光有强烈的猝灭作用;Co²⁺和Ni²⁺离子对该光敏氮杂冠醚只有微弱的猝灭作用。实验中也对碱金属和碱土金属离子进行了同样的测试,但未发现有明显的光谱响应,显示了该化合物对过渡金属离子良好的选择识别能力。