有机荧光分子由于其结构种类多样,易于修饰,功能可控等优点,在防伪,光电器件,传感等各个领域都有着重要应用。目前,大部分荧光分子在传感方面的信号输出模式主要是单波长下无荧光或弱荧光到强荧光的转变以及两个波长的荧光比率变化,并且分子所能实现的传感功能比较局限,而本文通过简单的修饰和连接,设计开发出功能性更多样,荧光信号输出模式更多的荧光传感材料及用于检测细胞内活性物质(活性氮/活性氧)的荧光探针。在设计理念上主要采用将其他荧光团嫁接到能够形成隐色体的罗丹明母体结构上,实现多波长发射。所设计的分子在荧光信号输出的过程中大多涉及到能量转移机理,因此可以实现多通道、多模式、多功能传感。具体在以下几个方面开展了工作:(1)将能够形成闭环隐色体的传统荧光染料罗丹明B与具有激发态质子转移性质的荧光团邻羟基苯并噻唑通过酰胺键连接,形成同时具有聚集诱导荧光增强及可逆开环/关环性质的多色发射的荧光分子。所合成的分子在闭环结构中完美继承了所嫁接的母体荧光团的光学性质,同时保留了罗丹明可逆酸碱开关环的性质。通过对其晶体结构的分析,理解了其固态辐射的量子效率较高的内在原因。利用分子内苯并噻唑结构中酚羟基的酸性及氨基的碱性,以及螺内酰胺的可逆开关环能力实现了红绿蓝三个通道的酸碱传感。在光谱测试中,我们通过与参比分子的对比、轨道计算、及核磁确定了各种荧光发射所对应的分子存在状态。发现了分子在溶液中存在着能量转移现象,并提出了聚集诱导荧光增强荧光团作为能量供体向传统聚集淬灭荧光团进行能量转移的可能性。激发态分子内质子转移及能量转移机理的引入使分子实现了在单波长365 nm激发下呈现出高强度的红绿蓝三色荧光。基于聚合物薄膜对分子转动和振动的限制,该分子在聚合物薄膜中高量子效率的三基色荧光发射被用于高对比度的酸碱传感,显示和防伪三方面。(2)将蓝色发光的7-羟基3-羧基香豆素与黄绿色发光的半罗丹明半荧光素通过非共轭的酰胺键相连组成F?rster能量共振转移体系,分别在两个荧光团引入活性氧和亚硝酰氢的检测基团实现单分子双通道检测两种活性物质。详细考察了硼酯类识别基团在溶液中对各种活性氧的反应能力,并证实探针分子能够分别检测活性氧和亚硝酰氢。测试过程中发现比较少见的来自荧光团对荧光团的光诱导电子转移现象,使得过氧亚硝酸与亚硝酰氢顺序性引入的检测更为直观。借助表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵使水溶性不好的探针分子进入Hela细胞,并且能实现细胞中对过氧亚硝酸和亚硝酰氢的实时检测和成像。(3)一氧化氮是体内重要的自由基气体信号分子,活性氮的一种,目前大多数检测一氧化氮的探针是基于芳香伯胺对荧光团的光诱导电子转移机理,即荧光增强型探针,而较少的几个比率型探针缺乏细胞器定位能力,鉴于此,我们利用萘二酰亚胺易于多位点修饰的特点与罗丹明组成能量共振荧光转移体系,简单便捷地制备了一个线粒体定位的比率型一氧化氮探针,更准确地检测一氧化氮。由于给体与受体发射的信号有一定重叠和干扰,我们尝试使用双波长激发,在溶液中获得较好的比率效果。该探针水溶性良好,具有细胞膜穿透性,能在小鼠巨噬细胞中富集并成像,具有一定的线粒体定位能力,具有一氧化氮的检测能力。但是由于探针灵敏度较低,不适合于检测内源性一氧化氮,只适用于检测外源性较高浓度的一氧化氮。