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光学分子传感器是“分子识别”研究在分析科学新的发展需求下的一种应用形式，由于它在环境或生物微观系统的组成、结构和衍化信息探索方面的重要用途，成为目前国际前沿性研究热点之一。本文在传统光学分子传感器的研究基础上，开展了“分辨型光学分子传感器”的研究工作，成功地以过渡金属配合物设计了一系列分辨型光学分子传感体系，其传感的目标物种涉及金属阳离子、阴离子、中性有机小分子和气体等几类物种。论文共分为七章，分别包含以下主要内容: 第一章为绪论。首先简要介绍了光学分子传感器的基本概念、研究现状和发展趋势;接下来重点综述了配合物作为光学分子传感器的研究进展，并分别介绍了两类新型光学分子传感器——分辨型光学分子传感器和变构型光学分子传感器的研究现状;最后，对这些相关研究进行分析和总结，结合本实验室的条件和工作基础，提出本论文的研究设想。 第二章介绍了一类酶毒性过渡金属离子的分辨型光学分子传感器。 本章把毒性过渡金属离子与一些重要天然酶类的作用机制引入到光学分子传感器的识别系统的设计中，以[2Fe-2S]团簇为识别受体，设计、制备、表征了一类新型团簇杂化功能染料——Na5[(μ-S)2Fe2]HQSAC，并应用于各种毒性过渡金属离子的分辨型传感。该分辨型分子传感器具有以下特点:1）在水溶液体系中，对毒性过渡金属离子显示出良好的光谱分辨效果，而对碱金属或碱土金属离子没有光谱响应;2）各目标识别物种诱生的新光谱在pH从4.0到9.0的酸度范围内稳定，为实际的分析测定应用提供了极大的方便;3）可以实现某些过渡金属的阳离子及其氧化性含氧酸根阴离子(如Cr3+、CrO42-和Cr2O72-)的形态分辨性识别;4）可以实现过渡金属的不同有机态衍生物种（如有机锡）的形态分辨性识别。由于这类分子传感器采用具有酶活性的识别中心进行识别，使得毒性过渡金属物种的检测与其对酶的致毒作用建立直接的联系，可望为相关物种的毒性分析和毒理评价提供了直观的光学辅助分析手段。 第三章介绍了两类含磷酸根阴离子的分辨型光学分子传感器。 本章分别利用配位不饱和穴状镧系配合物和镧系掺杂团簇-染料杂化配合物，首次组装了两类针对含磷酸根阴离子的分辨型光学分子传感器。两类分子传感器都是利用镧系金属离子与磷酸根的强络合作用力为识别驱动力，通过阴离子在镧系金属中心上“二次络合”所引起的光学配体的构型或络合状态的改变，对含磷酸根阴离子进行分辨性光谱响应。研究表明:1）两类探针在水溶液中对含磷酸根的阴离子体现出优异的识别专一性，对其它无机阴离子几乎没有响应;2）对不同的核苷，如5-AMP、5-ADP和5-ATP，体现出光谱分辨效果;3)可以对DNA和RNA进行区分性的光谱响应;4）传感过程可以在较宽的pH范围(4.5-8.0)和大量高浓度其它阴离子的共存下进行，具有良好的可操作性和实用性。这是一种全新的含磷酸根阴离子的光学分子传感理念，此前报道的含磷酸根阴离子的光学分子传感器都缺少对这些不同含磷酸根阴离子的光谱区分能力。基于含磷酸根阴离子在生命科学中的重要地位，这两类光学分子传感器可望在相关领域的研究中得到借鉴和应用。 第四章介绍了一类α-氨基酸的分辨型光学分子传感器。 本章以钯-氨基酸配位化学的相关原理为基础，结合铂族环金属化合物对外来配体所具有独特的分辨性光谱响应的特点，设计、合成和表征了一类新型的分辨型氨基酸光学分子传感器MOP。实验表明:1）在水溶液中，MOP对α-氨基酸显示出高选择性的光谱识别能力;2）MOP对不同α-氨基酸具有良好的光谱分辨能力;3）以MOP为探针，可以在生理pH的水溶液中实现对各种α-氨基酸在10-6-10-4 mol/L水平上进行定量滴定。这是具有独特构性特点的铂族金属-偶氮类化合物在光学分子传感器设计方面的首次应用;建立了首例α-氨基酸的分辨型光学分子传感器。鉴于所建传感系统对α-氨基酸识别的高选择性以及对不同α-氨基酸的较强的光谱分辨能力，本方法在氨基酸分析和蛋白结构的动态显微跟踪方面具有良好的应用前景。 第五章介绍了一类环境有害气体的分辨型光学分子传感器。 本章阐述了环金属化铂族金属-偶氮配合物在分辨性气体传感方面的应用。实验研究了CPAs对水溶液中H2S、SO2和NH3的分辨性光谱响应性能以及应用于水溶液中H2S、SO2和NH3定量分析的可行性;同时探讨了CPAs对这些气体分辨性显色的反应历程，为拓展CPAs在分子传感器设计中的应用打下基础。从实验结果来看，CPAs对水溶液中H2S、SO2和NH3具有优良的光谱分辨能力;应用于这些有害气体的光谱滴定时，水中一些常见的共存无机离子的干扰极小，H2S、SO2和NH3都能在对环境有害的浓度范围内得到有效的定量，显示了CPAs在环境水样中相关气体的分析测定方面的良好的实用前景。更重要的是，本章首次建立了单一分子探针用于多种气体组分的分辨性光学识别的传感理念，开辟了一种崭新的光学分子传感模式，具有较高的学术价值。 第六章介绍了可见光调控的变构型碘离子光学分子传感器 本章以光活性基团S-S键连接两个等价的过渡金属识别中心组成的配合物作为碘离子的同源拮抗型人工识别系统:在Ag(Ⅰ)识别中心与碘离子结合的过程中，可见光的作用使得S-S键发生翻转，带动两个Ag(Ⅰ)金属识别中心的立体化学排布发生变化，Ag(Ⅰ)识别中心与碘离子的结合方式随之发生改变;在这过程中伴随显著的吸收光谱变化，形成一个变构型碘离子光学识别系统。这是首例以金属-配体相互作用作为识别驱动力的光学阴离子人工变构系统。该人工变构系统在设计上的创新性有二:1）首次把自然光作为一种外源性物理刺激引入到变构过程的设计中，使得变构效应可以用光进行调控;2）变构过程涉及的各化学组分都是有色物种，并呈现出明显的吸收光谱差异，因此整个变构过程可以用肉眼进行“观测”。就作为碘离子的光学分子传感器来说，该体系对碘离子的识别具有高选择性，用于水溶液中碘离子的传感时也获得较高的灵敏度。 第七章总结论文的研究特色和主要创新点，对以过渡金属配合物进行分辨型光学分子传感器组装的一般性原则进行了总结，并提出了论文工作的一些后续研究思路。