生命科学的发展就是人们对组成生物体的各种物质(如蛋白质,DNA,糖,及微量的金属离子,阴离子,中性分子等)进行不断深入研究和了解的过程,在这个过程当中对某种物质的检测是研究的根本,要达到识别和检测这些物质的目的就需要有一种能够被检测到的信号来反映这些物质的浓度和所处的状态。荧光化合物能够发出光信号,而且对生物体无损伤,是完成这一任务的理想选择,所以荧光化合物的研究一直是人们关注的焦点,它伴随着生命科学的发展发挥着越来越重要的作用。结合使用荧光染料和分子探针的荧光光谱检测方法,由于其灵敏度高、选择性好,在分析化学,特别是生物分析中有较广泛的应用。近年来,吸收和发射在近红外区域的近红外荧光染料由于具有以下优点而倍受关注。如:近红外荧光染料在用于生物体内物质的检测时,可以极大的降低生物体内物质的自吸收和自发荧光的干扰,提高检测的灵敏度和选择性,同时还能够减少对生命体的损伤,有利于实现活体检测。近红外荧光染料可以作为一种安全、非侵入性的成像荧光探针广泛应用于医学和生物学领域,设计合成新颖的近红外荧光染料已经成为近几年研究的热点问题。但是在近红外荧光染料的制备和应用过程中也遇到了一些困难,例如染料本身容易聚合、易发生光漂白、量子产率比较低等。因此,合成化学和光学性质更加稳定、量子产率更高的新型近红外荧光染料具有重大的理论意义和应用价值。目前,用于生物分析的常用染料主要有:罗丹明类,花菁类,BODIPY类及香豆素等。其中花菁类染料的最大吸收波长大都在600～800 nm之间,有的甚至超过800 nm ,在制得探针用于生物样品的测定时可以有效避免生物体内自发荧光和散射光的干扰,极大的提高检测灵敏度。而罗丹明类荧光染料和BODIPY类荧光染料由于良好的光稳定性和化学稳定性,高荧光量子产率及对pH值不敏感等优点也越来越受到人们的重视。针对新型近红外荧光染料的合成与应用,本论文开展了以下四个方面的工作:一、综述了目前常用的荧光染料的种类、性质以及在生物标记和生物分析检测以及化学分析中的应用。二、以对硝基苯甲醛和八羟基久洛尼定为原料,合成了一种新型的罗丹明荧光染料,并通过核磁共振、质谱等手段对染料结构进行了表征。研究了染料在不同溶剂中的吸收光谱和荧光光谱,测定了染料在不同溶剂中的荧光量子产率,并对染料的光稳定性及对pH值的敏感性进行了探讨。结果表明染料有望作为一种极性探针,用于标记蛋白质构象的变化。三、通过一系列反应合成了一种发射在近红外区的BODIPY类荧光染料,并通过核磁共振,质谱及红外谱对染料的结构进行了表征。研究了染料在不同溶剂中的吸收光谱和荧光光谱,测定了染料对pH值的敏感性,并对染料的光稳定性和化学稳定性进行了探讨。实验证明染料对碱性pH值比较敏感,可以作为一种碱性pH值荧光探针。四、设计合成了一种新型的近红外花菁型荧光探针。并对其结构进行了表征,考察了它的光谱性质。实验表明该探针具有较宽的激发波长和发射波长范围,并且对铜离子具有较高的灵敏度和很好的选择性,能够实现在近红外区对细胞内铜离子的检测。