本论文设计、合成并筛选出了能够可逆性检测铜离子(Cu²⁺)和硫离子(S^2-)的荧光探针CF536,以及用于检测铁离子(Fe³⁺)的荧光探针CF470。它们均具有大的Stokes位移,并且因亲水性基团的引入而具有良好的水溶性。探针CF536和探针CF470的结构均通过质谱、核磁、红外光谱等分析手段进行了分析和表征。利用荧光和紫外分析方法对两种探针的光学性质进行了研究。此外,由于探针具备良好的水溶性和大的Stokes位移,CF536和CF470被成功应用于活细胞荧光成像。本文主要分为三个部分,第一部分:主要介绍了荧光探针的基本结构、作用机理以及Cu²⁺和S^2-、Fe³⁺荧光探针的研究进展。第二部分:一种基于苯并噻唑的新型“ON-OFF-ON”Cu²⁺和S^2-荧光探针CF536的合成及其性质的研究。第三部分:一种基于香豆素衍生物的新型“ON-OFF”Fe³⁺荧光探针的构建及其性质的研究。具体研究内容如下:1.以2-（2’-羟苯基）-苯并噻唑（HBT）为荧光团,设计合成了一种可逆性识别Cu²⁺和S^2-荧光探针CF536,并且获得了CF536的晶体。该探针具有大的Stokes位移、较好的水溶性、易于制备等优点。Cu²⁺具有顺磁性效应,探针CF536与Cu²⁺络合使ESIPT过程被阻断,探针的荧光猝灭。S^2-与Cu²⁺之间具有较强的亲和作用,易于形成CuS。所以,S^2-可以与CF536-Cu²⁺络合物作用生成CuS从而释放出探针CF536,荧光恢复。整个过程实现了探针CF536对Cu²⁺和S^2-的可逆性检测。基于以上优点,探针CF536被成功应用于活细胞中Cu²⁺和S^2-的检测。2.以香豆素衍生物为荧光团,以2-氨基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇为识别基团,设计并合成了一种水溶性Fe³⁺荧光探针CF470。因Fe³⁺具有顺磁性效应,探针CF470与Fe³⁺作用,荧光猝灭。探针CF470能够对Fe³⁺进行快速、灵敏的检测,且不受其他金属离子的干扰。此外,该探针的Stokes位移达到70 nm,可较好的避免自荧光干扰和荧光测量误差。基于以上优点,探针CF470已成功应用于活细胞中Fe³⁺的检测。此外,本文通过理论计算对该探针的检测机理进行了探讨。