荧光成像技术因其实时、无创、高空间分辨率等优势,已成为生命进程可视化的有力工具,特别是近红外荧光发射极大地促进了分子过程的体内成像。近红外荧光探针在体内外追踪分子过程方面具有独特的优势,包括在组织中的深层穿透,对生物样品的损害小以及能够有效避免生物分子自发背景荧光的干扰。有机合成的小分子荧光探针优势在于能够结合有机化学策略来控制荧光团的性质和位置,调整荧光团的化学结构。本论文工作分为两部分:(1)设计并合成了一种基于二氰亚甲基-4H-吡喃的近红外荧光探针DCM-OH,用于检测内源性过氧亚硝酰离子(ONOO-)。双光子吸收截面和较大的斯托克斯位移使得探针具有更深的穿透深度和较低的自吸收。结果表明,探针能灵敏地检测ONOO-,检测限低至53 nM。此外,探针对ONOO-具有超快的响应速率(5 s内),这将有利于追踪生命系统中高活性和短寿命的ONOO-。同时,探针还成功地在HepG2/RAW264.7细胞中对内源性ONOO-进行了成像,并利用活体成像技术进一步显示小鼠炎症模型中的氧化应激。(2)基于铑催化三唑分子合环,设计并合成了一种新型罗丹明类似物荧光团。同时,以罗丹明B作为标准参比物,测定新型罗丹明类似物荧光团的光物理性能,发现新型荧光团的光物理性能与罗丹明相当。此外,该新型荧光团分子骨架中裸露一个亚氨基团,非常易于连接识别基团或靶向基团,构建荧光探针。未来,设计新的荧光探针将着重于如何将荧光信号与更多的功能集成在一起。功能性荧光探针将通过荧光信号对活性小生物物种的存在做出反应,如本文探针DCM-OH通过响应炎症部位的ONOO-来揭示其在病理环境下的作用。而传统的荧光染料已经不能满足科研人员日益增加的需求,本文构建的新型荧光发色团易于化学修饰,为进一步衍生化构建新型荧光探针提供可能,具有开拓性意义。