荧光分子探针是光学成像的先决条件，一种理想型的分子探针需要具有靶向性、无毒性、高度亲和性、高稳定性以及荧光寿命长、量子产率高、强度大等特点，但是目前能应用于临床医学的探针较少。菁染料从被发现以来一直就是研究的热点，其具有较高的稳定性、很容易穿过细胞膜、荧光强度大、荧光产率较高、斯托克斯位移较大等优点，所以经常被用作荧光分子探针。在激发态，菁染料有可能发生激发态分子内质子转移而形成新的同分异构体，发射光谱将会产生新的波峰，且其强度变大，波长变长，发生明显的红移。　　本研究主要内容包括：⑴以B3LYP/6-31+G*水平计算三种份菁染料的基态优化构型和振动频率，以基态优化构型的坐标作为输入坐标，用CIS/6–31+G*水平对激发态进行几何优化和振动频率计算，不存在虚频证明优化构型能量达到最小。然后，在基态和激发态优化构型的基础上计算其光谱，得到吸收光谱和发射光谱。最后将N-H键长置于0.8-2.0范围内，对各个优化构型进行柔性扫描。计算结果表明在基态三种染料分子均只有一种结构（C=O），而在激发态A1、A3有两种同分异构体（O-H，N-H），A2则存在三种同分异构体（C=O，O-H，N-H）；三种染料均只有一个吸收峰，A1、A3有两个发射峰， A2有三个发射峰；在势能曲线中，A1、A3均有两个能量极小值点，A2有三个能量极小值点。结合红外光谱、Mulliken电荷、偶极矩及前沿轨道的研究证明了三种染料均会发生激发态分子内质子转移。⑵以B3LYP/6-31+G*水平计算花菁染料七种基态优化构型和振动频率，以基态优化构型的坐标作为输入坐标，用CIS/6–31+G*水平对激发态进行几何优化和振动频率计算，不存在虚频证明优化构型能量达到最小；然后对七种花菁染料做自然键轨道分析；最后讨论了花菁染料的荧光量子产率与分子结构，如旋转半径、分子相对密度、分子总能量、前沿轨道能量差等的关系。通过键级、键解离能及前沿轨道能量差，表明 C的稳定性最差。花菁染料的荧光量子产率与分子旋转半径成正比，与分子总能量成正比，与前沿轨道能量差成反比。最后拟合得到荧光量子产率与分子旋转半径、相对密度、分子总能量、前沿轨道能量差的关系模型。