菁类化合物具有较强的摩尔消光系数，可观荧光量子产率，长期以来一直是研究的热点。优异的光学性能与结构的可设计性，使得菁类化合物成为合成化学、光学和生物学等领域的研究重点之一。基于菁类化合物优异的光学性能及潜在的应用价值，本文合成了一系列的三甲川菁与五甲川菁类化合物，随后对合成的菁类化合物进行了离子交换，并且进行了完整的结构表征工作。将合成的菁类化合物用于光学和药学性能的研究，并通过理论计算，揭示了杂原子，取代基等因素对菁类化合物光学性能的影响。本文的主要内容包括以下几个方面：(1)合成了一系列新型的具有苯并噁唑、苯并噻唑基团的对称与不对称三甲川菁，并进行了氯离子交换，所有的三甲川菁都进行了完整的表征工作；(2)合成了一系列新型的五甲川菁，并进行了离子交换（包括氯离子，四苯硼酸根离子，四氟苯硼酸根离子），所有的五甲川菁都进行了完整的表征工作，为合成新型菁提供了参考；(3)通过实验与理论计算，系统地研究了硫原子和氧原子对三甲川菁和五甲川的紫外和荧光性能的影响；(4)在已有的研究基础上，系统地研究了五甲川菁的三阶非线性光学性能；(5)对三甲川菁进行了系统的抗原虫药物测试，为开发新型抗原虫药物，提供了参考。