荧光成像技术具有重复性好、可实时成像等优势,受到了科研工作者的广泛关注。有机小分子荧光探针因其快捷、选择性高、生物相容性好等特点,已经成为荧光成像技术的一种重要的工具。多数已经报道的有机小分子荧光探针在光物理或光化学性质方面仍需进一步改进,因此,构建具有优秀光物理性质及光化学性质的新型荧光探针尤为必要。Stokes位移是荧光染料的一个重要的光物理参数。较大的Stokes位移不仅可以减少背景激发光对荧光测量的影响,同时可以避免自猝灭现象,有益于增加探针的灵敏度和检测的可信度。大多数已经报道的有机小分子荧光探针的Stokes位移在20-70 nm之间,限制了它们在细胞及活体成像中的应用。本论文针对这一问题,构建了三种具有大Stokes位移的新型有机小分子荧光探针,并考察了它们的各种应用。具体研究内容如下:第2章,以对称的咔唑为母体,引入α,β-不饱和羰基,合成了具有不对称结构的新型荧光探针KZTZ。探针的识别基于巯基和α,β-不饱和羰基的加成反应机理,可以实现在日光下和365 nm紫外灯照射下对同型半胱氨酸和半胱氨酸的裸眼识别。此外,探针用于识别时也具有较大的Stokes位移(128 nm),并且被用于PC12细胞中同型半胱氨酸的成像及定量检测。第3章,在第2章工作的基础之上,引入了激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的概念,利用水杨醛吖嗪母体与2,4-二硝基苯磺酰氯之间的反应合成了一种新型的荧光探针SATZ。该探针的识别基于巯基的亲核取代反应机理,可以实现在日光下和365nm紫外灯照射下对半胱氨酸和同型半胱氨酸的裸眼识别。由于水杨醛吖嗪母体的激发态分子内质子转移过程,探针在对半胱氨酸和同型半胱氨酸识别时具有更大的Stokes位移(148 nm)。并且由于水杨醛吖嗪母体良好的聚集诱导发光特性和探针本身在聚集状态下良好的荧光响应,探针可以被用于PC12细胞中半胱氨酸的成像。此外,该探针也被用于制作便携式检测器,并且可以实现快速、定量检测微量样品中的半胱氨酸和同型半胱氨酸。第4章中,在吩噻嗪母体上引入了醛基,合成了用于检测含水量和次氯酸根的双功能荧光探针FSQTZ。探针本身在有机溶剂中表现出强的荧光发射,随着含水量的增加会引起体系的荧光红移并且猝灭。该探针在丙酮溶液中对水的响应极为敏感(LOD=0.014 wt%),因此可以用于估算商品化食品中的微量水。而在纯的PBS缓冲液体系中,次氯酸根的加入会引起体系的荧光蓝移并且增加,并且具有超大的Stokes位移(168nm)、超快响应时间(小于10 s)及宽的pH响应范围等优点。此外,该探针也可以被用于PC12细胞中次氯酸根的成像。