荧光传感器因其高灵敏度、实时快速分析、能够实现时空分辨成像、对活细胞和组织损伤小等优点,已成为监测金属离子、阴离子和细胞内生物分子的强有力的研究工具,并已应用于活体样本和活细胞的分析检测。在过去二十年中,小分子荧光探针被广泛应用于分析化学、生物化学、生物学以及医学等研究领域。其中,信号增强型荧光探针尤为受到关注。相比于有着较大背景信号的淬灭型荧光探针,被分析物诱导的荧光增强型探针在荧光检测和生物成像应用方面表现出更高的灵敏度。因此寻找新的适用于实际样品和生物样品的增强型分子探针,仍然具有理论意义和现实意义。针对上述研究热点,为提高荧光分子探针在灵敏度、选择性、实际样品以及生物体系应用等方面的性能,本论文基于苯并噻唑和萘等衍生物设计合成了一系列应用于生命活动密切相关的氢离子、生物分子检测的荧光探针。具体内容如下:1、在第1章中,基于2-（2’-羟基-4’二乙氨基苯）苯并噻唑（HABT）的激发态分子内质子转移（ESIPT）过程,我们设计一种对巯基化合物特异性检测的荧光探针。在没有加入半胱氨酸（Cys）和谷胱甘肽（GSH）时由于硝基的强吸电子作用,荧光探针表现出微弱的荧光。当在含有十六烷基溴化铵（CTAB）的中性溶液中加入半胱氨酸（Cys）和谷胱甘肽（GSH）时,荧光探针通过硝基苯基醚的硫解作用除去二硝基苯基,从而恢复了2-（2’-羟基-4’二乙氨基苯）苯并噻唑的ESIPT过程,导致在423 nm处的荧光增强。探针1对巯基化合物灵敏度非常高,半胱氨酸的检测下限是8.4×10^-8 M,谷胱甘肽检测下限是8.0×10^-9 M。2、在生物细胞内p H在各种生理过程起着重要的作用,异常的细胞p H值会引起细胞功能性障碍,并导致一些严重的疾病如癌症和阿尔茨海默氏病等,因此,监测细胞内p H的变化对于某些特定疾病的诊断以及进行有效治疗是非常重要的。在第2章中我们基于苯并噻唑衍生物设计合成了p H荧光探针,它在p H值3.44-6.46范围内呈线性关系,随着H⁺浓度的增加,阻止了光诱导电子转移过程（PET）,从而使探针荧光增强。该荧光探针在阴离子、阳离子、生物小分子等体内潜在干扰物质的干扰下对H⁺表现出良好的选择性,且无明显细胞毒性。更重要的是荧光探针在酸性环境中实现了细胞的荧光共聚焦成像,所有这些结果表明了探针在生物体系中的实际应用价值。3、目前,大多数荧光探针是基于单光子荧光染料设计的。单光子荧光染料激发波长较短（<500 nm）,在细胞、组织成像时存在着光漂白、样品自发荧光干扰及穿透深度较小（<100μm）的缺点。而双光子荧光探针则是选择频率及能量更低的（波长较长）双光子去激发双光子荧光染料。它能克服单光子成像的缺点,三维空间定位能力更好,可以穿透更深的组织（>500 nm）,方便于长时间深层次地观测组织内的生物动态信息。在第3章我们基于萘结构设计合成了一个检测苯硫酚的荧光探针。这个探针可以在2.0×10^-8-7.0×10^-6mol?L^-1呈良好的线性关系,可以定量检测苯硫酚并且检测下限可达到9.6n M。更重要的是它成功地用于苯硫酚实际检测,双光子成像深度可以达到40–155μm。