荧光化学传感器是具有荧光发射特征的分子受到周围环境(如温度、酸度、粘度、溶剂，特别是接受外来化学或生物物种等)的影响，其荧光发射(如波长和强度)发生变化，从而使人们获知其周围环境的特征或环境中存在的某种特定物种信息的化合物。一般荧光化学传感器包含以下几个部分：荧光团(负责信号输出)，连接体(负责信号传导)与客体接受部分(负责外来物种的识别)。在荧光化学传感器的研究中，传感器的设计、合成及其作用机理具有重要的意义。近年来，得益于主客体化学的发展，基于荧光化学传感器检测离子浓度的方法得到了快速的发展。由于其敏感性高、选择性好、响应时间短、可以原位检测的优势，荧光化学传感器得到了广泛的应用。在本论文的研究工作中，以氟硼二吡咯染料为基本结构单元，充分利用其易于修饰的特点，设计和合成了一系列基于氟硼二吡咯染料的荧光化学传感器。以最初的分子设计和结构表征为基础，通过考察荧光化学传感器对外界刺激的响应能力，研究其光物理及光化学性质。本论文的研究工作主要包含以下三个方面的内容：1、通过在氟硼二吡咯基团上修饰氮杂冠醚和羟基，得到一系列多功能的比色和荧光响应的pH探针和金属离子探针；2、使用柔性的烷氧链和刚性的乙炔为间隔基，以不同发光特性的氟硼二吡咯荧光团为能量给体和受体，得到了一系列具有不同构象变化的能量转移阵列，研究了其光物理性质以及离子传感特性；3、以三芳基硼和氮杂冠醚为修饰基团，得到了三个具有氟离子响应特性的荧光化学传感器。实验表明，三芳基硼的修饰位置不同，它们的光物理性质也不同。化合物4.3具有对氟离子和金属离子的双响应性质。对于第二个系列的化合物，由于其共轭程度和修饰基团推拉电子能力的变化，导致其光物理性质和离子识别能力也产生相应的变化。这些新颖的荧光化学传感器可以为pH、金属离子和氟离子的检测提供了一种较好的工具，也为发展更为高效、灵敏的荧光化学传感器提供了一种新的思路。