因为受到人类感知能力的限制,人类所能从外部世界直接获取的信息也是有限的。然而,与我们的生活密切相关的重要信息却都发生在不可感知的微观世界里。某些分子和离子的微小浓度变化就会影响人体健康,环境中污染物的浓度超标也会对生产生活造成不利影响。因此,如何高选择性和高灵敏度的检测这些离子和小分子一直是各个领域研究的热点。传统的分析方法不但需要借助于复杂精密的仪器,而且受制于繁琐的样品处理步骤和长时间的检测过程。因此还需要研究易于制备、成本低廉和便于操作的检测技术。化学荧光探针是通过与分析物结合产生相应的光谱变化从而检测分析物的化合物。荧光化学分析法具有操作简单、易于制各、高灵敏度、实时检测和多信号输出模式等优点。因此荧光探针分子已被广泛应用于各种阴阳离子、小分子的检测。基于以上论述,本文的主要研究内容有：(1)以7-羟基香豆素-3-甲酸乙酯为荧光团,以苯并咪唑／苯并噻唑上的杂原子和香豆素7位酚羟基为识别基团,设计、合成了新型铁离子荧光探针Ⅱa和Ⅱb。因该探针能够很好地络合铁离子而改变香豆素基团的电子排布,所以可在极短时间内对铁离子表现出猝灭型荧光变化,并能够排除其他金属离子的干扰,专一性地检测铁离子,其检出限可达微摩尔数量级。又由于本文提出的合成方法步骤简单、产率高、原料易得,所以该探针不仅可在生物体内和环境中快速、定量、准确地检测铁离子,而且易于推广,具有市场化潜力。(2)以半罗丹明半荧光素为荧光团,以希夫碱为识别基团,设计、合成了可以相继检测铜离子和半胱氨酸的荧光探针Ⅲa。通过希夫碱氮原子与铜离子络合引起的荧光猝灭,可实现检测铜离子的目的。半胱氨酸可以从Ⅲa-Cu(Ⅱ)络合物中将铜离子夺出,使探针恢复原有的希夫碱结构,希夫碱易于水解生成半罗丹明半荧光素荧光团4,由此该探针又可实现检测半胱氨酸的目的。由于这种脱络合-水解过程的进行,Ⅲa-Cu(Ⅱ)络合物可以排除其他硫醇如高半胱氨酸、谷胱甘肽的干扰,专一性地检测半胱氨酸,对半胱氨酸有极强的选择性,为专一性检测生物体内常见硫醇提供了一种新的思路和方法。(3)以相互共轭的香豆素和半花菁为荧光团,以半花菁基团中极化的C=N双键为识别基团,设计、合成了可检测氰根离子的探针Ⅳa-d。该探针通过与氰根离子发生亲核加成反应来调节荧光团之间的共轭和ICT效应,从而发生荧光信号和颜色的变化。所有探针都能实现专一性检测氰根离子,且检出限可达到微摩尔级别。其中,探针Ⅳc可以在极短时间内对氰根离子产生颜色变化,这一性质使得Ⅳc可以制成氰根离子试纸,提供了一种实时、便捷、可以肉眼检测氰根离子的分析方法。(4)近红外区探针具有更好地深入组织的能力和可排除背景干扰的能力。比率型探针可以通过测量两个波长下的荧光强度,建立一个内在的矫正体系,也能避免其他因素对离子检测的干扰。基于以上考虑,本文设计、合成了一系列新型双波长近红外荧光探针Va-c。因为半罗丹明半荧光素荧光团与半花菁识别基团共轭,所以探针Va-c具有双波长比率型光谱变化,而Vc的ICT峰更是长达675 nm,位于近红外区。因此,这一系列探针提供了在复杂体系中专一检测氰根离子的方法。