荧光化学探针作为检测生物体内小分子和金属离子浓度的有效工具,由于其具有高选择性、易合成、灵敏度高、价格便宜以及非常广泛的生物应用前景,使其逐渐成为环境科学以及生命科学中必不可少的检测工具。目前设计并合成高灵敏度、高选择性的小分子荧光探针分子的工作己成为研究热点之一。我们通过荧光化学传感器与生物体内的活性物质参相互作用的结果,可以更有效的帮助我们从微观角度去了解生命活动。双光子显微镜(TPM)在生物医学研究中已经发展成为一个被广泛使用的工具,双光子探针相对于单光子探针而言具有相对低的光毒性,良好的空间定位,并非常有效的降低细胞的自体荧光,而且能增加对组织的穿透能力。亚硫酸氢盐是许多食品和饮料产品中常见防腐剂,但是过量的亚硫酸钠会对人体造成伤害,已经发现某些过高浓度会导致哮喘发作和过敏性反应,如呼吸困难,哮喘,荨麻疹和胃肠道疾病等,因此大部分国家已经严格控制其在食品中的用量；次氯酸是一个功能强大的抗微生物剂在免疫系统中起重要作用,它是控制各种生理功能的重要信号分子,但是过量的次氯酸会导致大量的疾病包括心血管疾病,神经元变性,癌症,关节炎等,因此如何更快速有效检测亚硫酸氢钠和次氯酸成为一个迫切需要解决的问题。本论文在分析并总结了大量文献工作的基础上,设计合成了基于香豆素和喹啉的能够选择性识别HSO3-和HC1O的荧光化学传感器,通过1H NMR、13C NMR、红外以及质谱等手段对目标探针进行了结构表征,而且研究其光学性质及识别机理,并将其成功用于细胞显影。一我们对香豆素进行特定的修饰,通过对香豆素7位引入一个大的共轭基团,且引入含孤对电子的NN二甲基,使其具有很好的双光子吸收,利用醛基和HSO3-特定的亲核加成反应,在此基础上,我们成功设计并合成了基于香豆素为母体的荧光化学传感器DMPCA,并得到了目标探针DMPCA的晶体结构,通过对DMPCA晶体结构研究发现,通过引入共轭基团,增加了共平面,使其具有良好的双光子性质,探针成功实现了对HeLa细胞中亚硫酸氢根的生物检测。二在本课题组研究的基础上,我们对喹啉进行了一定的修饰,利用次氯酸的强氧化性,其能够破坏C=N键,利用这一特殊反应,我们成功设计并合成一个基于喹啉为母体的荧光化学传感HQ,HQ具有较高的离子选择性和高灵敏度,由于C=N旋转导致荧光变弱,几乎没有荧光,加入HC1O破坏C=N键,消除C=N键异构化,成功实现了荧光增强的过程。HQ在加入HC1O后具有很大的双光子吸收截面,并且成功实现了HeLa细胞内HC1O的检测,而且同时实现了BV-2细胞中内源性次氯酸的检测。