近年来,荧光分子探针以其优良的特异识别性能、较高的检测灵敏度、较宽的动态响应范围、准确快速的实时响应、清晰明确的可视性响应以及良好的环境和生物相容性在分子间识别行为的表达以及复杂环境体系和生命体系的信息表达方面具有举足轻重的地位,已成为现代环境科学、材料科学、食品科学、信息科学、药理及生理学、细胞生物学和分子遗传学等领域不可或缺的重要技术手段,具有极其广阔的应用前景。当前荧光探针领域的研究正趋于机理深入化和功能多样化,探针的设计也更加倾向于环境和生命科学领域的实际应用性。这其中,以罗丹明和荧光素为代表的氧杂蒽衍生物螺环隐色体以其优良的光学性能广泛且的应用于构筑新型功能荧光探针分子,相关的研究新突破不断涌现。本文在大量文献总结和课题组相关研究工作的基础上,分别以氧杂蒽酰肼衍生物和氧杂蒽酰氯衍生物为结构基点,设计合成两类结构新颖、性能优异的氧杂蒽基荧光探针。本文的研究内容主要包括：1.介绍荧光及其相关参数,综述近年来基于氧杂蒽及其衍生物的荧光探针在金属阳离子、pH、常见阴离子、活性氧物质、活性氮物质、硫醇、酶活性物质、蛋白质和核酸等识别检测方面的研究进展。2.以罗丹明B酰肼为结构基点,设计合成了9种新型的含有肉桂醛-Schiff碱功能团的探针1a-li,对其结构进行化学表征,系统研究探针对Cu2+的识别检测性能和分子中不同取代基对探针光学性能的影响,探索识别机理及探针在人宫颈癌细胞、小鼠成纤维细胞和微生物-胞外聚合物-矿物聚集体中对Cu2+的检测。3.基于Hg2+的亲硫特性,以罗丹明B硫酰肼为结构基点,设计合成了9种新型的含有肉桂醛-Schiff碱功能团的探针2a-2i,对其结构进行化学表征,同样系统研究探针对Hg2+的识别检测性能以及取代基对探针光学性能的影响,探索其识别机理及其在小鼠成纤维细胞中对Hg2+的检测。4.以罗丹明B酰氯为结构基点,设计合成了3种含有苯肼功能团的五元螺环BJA-BJC,通过X-射线单晶衍射和二维核磁共振光谱对其五元和六元螺环同分异构体加以区分；系统研究探针光学性能、识别机理及其在小鼠成纤维细胞中对Cu2+的检测和荧光显微成像。5.以罗丹明B酰氯为结构基点,设计合成了3种新型的含有肼基苯并噻唑功能团的六元螺环JA-JC,通过X-射线单晶衍射和二维核磁共振光谱对其五元和六元螺环同分异构体进行加以区分；系统研究探针对Hg2+的识别检测性能以及六元螺环探针光学性能优势；探索探针的识别机理及其在人宫颈癌细胞、小鼠成纤维细胞和微生物-胞外聚合物-矿物聚集体中对Hg2+的检测。