基于荧光染料的荧光分析及成像技术由于无破坏、高灵敏、操作简便等特点,已广泛在生命、环境科学、药物开发以及诊断医学等范畴得到应用。成像过程中长时间、高强度的激发对染料稳定性提出更高要求,长波长至近红外光因其在机体内穿透深、散射小以及背景干扰小等优越性,发展成为荧光成像中尤为重要的荧光基团。本论文重点关注长波长荧光染料的制备及其在氧化还原物种检测方面的应用,旨在通过对分子结构的设计,开发稳定性高的新型长波长荧光探针,实现在生物化学领域中进行靶向标记等成像可视化研究。基于此,本论文展开了以下工作:（1）将吩噻嗪结构引入到分子结构中,通过延长π共轭的方式修饰合成了具有近红外发光的PZ系列（PZS,PZSe,PZS-1）荧光染料。相对于经典罗丹明类染料,PZ系列染料发射波长均处于近红外区（730 nm-741 nm）,光稳定性高、生物毒性小及细胞膜透性好,此外保留了可控制荧光信号“关-开”的经典螺环内酯结构。PZ系列染料结构本身包含反应位点即S,Se原子,在无需被修饰的前提下,自身就可作为次氯酸（HOCl）的荧光检测探针,同时Se原子的引入实现了氧化还原物质（HOCl-GSH）的可逆性检测。基于螺环内酯结构控制荧光信号“关-开”的特点,进一步衍生出用于检测金属离子(Hg²⁺)和生物活性物质（NO）的荧光增强型探针。（2）为实现线粒体内HOCl的定向检测,以萘二酰亚胺为母体引入甲基苯硫基和具有线粒体靶向标记的三苯基膦官能团,合成了可专一识别HOCl且响应时间快（<5 s）、灵敏度高（LOD=1 n M）、p H适用范围宽（p H=2-12）、特异性强和荧光开启信号显著的荧光探针Mito-NA。三苯基膦基团的引入实现了线粒体内HOCl的荧光成像检测（皮尔森系数0.91）,同时探针可用于实际水样的检测。（3）通过对萘荧光素结构的改造,设计合成出具有近红外发射（700 nm）的氧杂蒽荧光染料TFNF⁰。通过对其性能研究发现,F原子的引入,使得其吸收和发射显著红移,并且TFNF⁰对p H具有高度的选择性。根据TFNF⁰染料对酸碱信号的不同光学响应信号,构建了双输入双输出的半加半减逻辑电路。