光是一种控制生物大分子方便和强有力的工具，复杂多样的生物体系，如细胞单元，不仅可以受益于非侵袭性的、无干扰性的自然光，而且可以在时间和空间上受益。在化学和合成生物学领域，DNA结构和功能的人工控制已经成为一个热点，寻求在DNA结构中引入光致变色单元的新策略是当前迫切艰巨的任务，所以，设计合成新颖高效的光致变色核苷化合物是一个不容忽视的课题。我们设计合成了光致变色脱氧核苷化合物dA-1、dA-2，以脱氧腺苷为分子骨架，二芳基乙烯为光致变色单元，利用碳碳三键桥接到嘌呤的8位。在365nm紫外光作用下，在各种溶剂环境中，对dA-1进行了紫外吸收光谱测试，但在长波区并没有非常明显的新吸收峰出现，故对光致变色单元进行了一些改良。我们选用全氟代环戊烯类二芳基乙烯光致变色单元，重新设计合成了光致变色脱氧核苷化合物dA-2。在365nm紫外光作用下，dA-2在水溶液中发生光异构化反应，得到了关环异构体，在615nm处出现非常明显的新吸收峰，溶液颜色由原来的几乎无色变为蓝色，5min后达到光稳定态，延长照射时间，光谱并没有发生进一步的变化；随后，立即用可见光照射关环样品，与关环反应相比，开环反应更为迅速，在可见光作用2min后，开环反应即可完成，恢复到初始状态，这说明此光致变色过程为高度可逆且一致的过程；365nm的紫外光与可见光对同一个样品进行交替照射作用的可逆异构化过程显示，化合物dA-2具有非常强的耐疲劳度，光致变色性能非常良好；dA-2的关环异构体在不同温度下的热稳定性实验表明，dA-2的关环异构化产物具有高度的热稳定性。由于脱氧核苷是DNA的基本组成原件，所以，把这一新型的光致变色脱氧核苷dA-2嵌入到DNA双链结构中，有望合成光致变色的核苷酸，对解决当前许多困扰我们的科学问题提供新途径。荧光探针的发展与生命科学、临床医学中大量的实际问题密切相关。具有良好荧光性能的核苷类化合物可以用来检测病原体、分析基因的表达，在诊断遗传疾病的发病机理方面发挥着巨大的作用。因此合成核苷类荧光探针并对生命体内的离子进行识别性能的研究具有重要的理论意义和应用价值。目前，该类研究还鲜有报道。因此，具有良好离子识别行为的核苷类荧光探针成为一个不可忽视的课题。在第二部分工作中，我们研究了具有离子识别功能的荧光核苷探针，本部分以腺苷为基础原料，在嘌呤的6位引入三种不同的金属离子识别基团，合成了三种结构新颖的核苷类荧光探针L1-L3。在水溶液(10%DMSO)中，三种化合物与不同的金属离子作用后，L1对Pd2+具有高度单一的选择性，而L2、L3对金属离子没有明显的选择性，故我们详细地深入研究了L1的荧光性质。在进行Pd2+滴定实验时，随着Pd2+浓度增加，L1的荧光几乎完全淬灭；由竞争实验可知，其他金属离子几乎不具有干扰性；S2-返滴定实验表明探针的荧光淬灭是由DPA (N,N-bis(2-pyridylmethyl)amine)与Pd2+的螯合作用所导致的，而L1的荧光恢复为探针的潜在应用奠定了良好的基础；从核磁滴定实验和ESI-MS实验结果可以得出DPA作为识别基团和Pd2+络合，形成稳定的配合物，化学计量比为1:1。根据荧光滴定曲线的线性拟合实验，L1的检测限为6.47×10-7M，这意味着L1可以用来检测药物中残留的金属钯离子(WHO specified threshold limit for palladiumcontent in drug chemicals [4.7×10-5M (5.0ppm) to9.4×10-5M (10.0ppm)])和环境检测分析。据我们所知，这是第一例“开-关”型基于嘌呤核苷作为荧光发色团选择地检测Pd2+的荧光探针。通过以上较为系统的研究，期望建立调控核苷类荧光探针离子识别性能的方法，为荧光分子探针的深入研究和实际应用提供科学依据。化合物的结构均经1H-NMR、13C-NMR、HRMS表征。本文为光致变色核苷化合物的研究提供了新的方法，期望为光致变色核苷提供新参考。同时，本文的研究工作不仅对新型荧光探针的设计和发展非常有价值，而且可以为药物分析检测和环境监测提供新的参考方法。