荧光分子检测技术是利用荧光探针与靶向分子发生特异性相互作用,释放可被检测的特征性荧光信号,实现粒子定向检测的分析手段。该技术具有灵敏度高、快速准确、专一性强的特点,广泛应用于化学分析、环境分析和生物分析领域,特别适用于对样品进行实时检测与生物质荧光成像。罗丹明基荧光染料是荧光分子检测领域中的一类“明星分子”,由于其特殊的结构及优越的荧光特性,该类荧光染料的结构修饰和优化一直是有机合成工作者和分析工作者共同关注的热点。以罗丹明隐色体为设计母体的罗丹明"OFF-ON"新型探针,能够有效避免被测样品的背景干扰并提供更加可靠的荧光信号。因此,罗丹明"OFF-ON"型分子荧光探针成为近年来荧光识别领域一大研究热点。本文围绕罗丹明"OFF-ON"型荧光探针的设计合成、应用研究和理论探索进行了如下工作：1.以罗丹明内酰胺隐色体为模板,通过酰胺键桥联罗丹明荧光团和噻唑功能识别团,设计合成了6种未见文献报道的罗丹明基"OFF-ON"型荧光探针A-F。在探针A-F的设计思路上,首次在功能识别团中引入识别微调控因子（-OCH3、-Br、NO3、-NH2等）,通过X-射线单晶衍射和核磁共振等技术手段对6种探针分子的结构进行了表征。2.对6种探针A-F进行了识别行为研究。通过探针A-F对常见的碱金属,碱土金属,过渡金属及重金属的荧光和比色识别实验发现,这一类探针对Fe³⁺具有优异的特定选择性识别能力。同时,系统研究了识别基团中引入了微调控因子,即在苯并噻唑6位不同取代基的调控影响,由于噻唑部分具有不同的电子密度和空间效应,导致探针A-F对Fe³⁺的识别性能产生一定的差异。3.将探针A-F用于人宫颈癌细胞Hela细胞的Fe³⁺分布成像。通过荧光倒置显微镜,探针A-F可以对Hela细胞中游离Fe³⁺进行检测和成像。实验表明该类探针在生物体系中具有较好的识别和发光性能。通过荧光和比色实验发现,探针A-F对Fe³⁺具有高灵敏度、高选择性的独特"OFF-ON"型识别,可用于土壤,水样等野外环境下样品的裸眼可视化评估,应用前景广阔。4.通过实验手段与理论计算相结合对探针A-F的识别行为进行了探索。通过实验获得探针C与Fe³⁺络合物的X-射线单晶衍射结构。借助这一单晶结构,利用Guassian03程序中的应用密度泛函（DFT）理论在B3LYP/6-31G**水平上,通过计算手段研究了这一类其他探针与Fe³⁺的识别方式。