荧光化学探针可以对生物体内的小分子、金属离子、蛋白质、DNA等的浓度进行检测,进而建立一种浓度与生理学状态的关系。荧光化学探针具有高选择性,高灵敏度,实时原位,操作简单的特点。荧光探针通过化学反应或键合作用与生物体内的活性物质结合,通过荧光可以定量的反应出活性物质的浓度,有助于我们从微观角度更好的了解生命活动。与单光子荧光化学探针相比,双光子化学荧光探针具有低的光毒性,强的组织穿透能力,低的自体荧光干扰。本文在查阅了大量文献的基础上,设计并合成一系列基于香豆素母体的荧光化学探针,研究了其光学性质,并进行了细胞成像,取得了一些有意义的成果。主要内容如下：为了增大共轭面积进而增大荧光化学探针的双光子吸收截面,我们分别对香豆素的6位和7位进行修饰,并且接入镁离子的识别基团β-二酮结构。其中对香豆素7位进行修饰的香豆素衍生物(OC7, NC7)可以实现对镁离子的选择,加入镁离子之后荧光发生显著增强。我们通过对6位,7位香豆素酯的单晶结构分析和DFT计算分析,得到对香豆素的7位进行修饰,会有更好的光学性质。我们在经过7位修饰的香豆素酸上连上二氨甲基吡啶,得到化学物可以实现在纯缓冲溶液中对铜离子的检测,加入铜离子之后,荧光接近被淬灭完全,而形成的配合物又可以进一步实现对焦磷酸根的检测。加入焦磷酸钠之后,荧光回复到原来的90%。对荧光化学探针的双光子吸收截面进行测试,经过增大共轭面积,探针的双光子吸收截面显著增强,可以应用于双光子激光共聚焦技术。对荧光探针的pH敏感性,细胞毒性进行测试,证明探针在不同的pH值条件下具有稳定性,而且细胞毒性低,可以适用于细胞双光子成像。