荧光分析技术是物质检测和成像的重要手段和方法之一。因其具有操作方便、高选择性和高灵敏度,可实时监测物质的动态变化等优势,成为近年来化学生物学和医药领域的研究热点。该技术从分子层面上分析研究相关生物活性物质,可揭示生命体中各种生理病理的调控机制及其物质基础,从而受到越来越多的关注。在荧光分析技术中,最重要的光学载体为荧光探针分子,其荧光性能的优劣决定了这类技术的应用前景。目前,具有长发射荧光性能的荧光探针分子以其背景荧光信号干扰小、组织穿透能力强、对细胞损伤小等特点,引起了人们对于此类荧光探针开发与应用的极大兴趣。二氢氧杂蒽结构作为氧杂蒽的衍生物,具有可修饰的长共轭结构以及多个可调控分子荧光性能的结构位点。因此,基于这类骨架设计的荧光探针已经在许多活性物质检测与成像方面显示出显著的优势。尽管目前国内外文献已经对含有这类结构的小分子探针进行了一些报道,然而,总结文献我们发现这些新设计的探针分子还存在着一些明显的不足,如斯托克斯位移小易自吸收等,不利于生物成像分析,距离实际应用尚有一段距离。因此,还需基于二氢氧杂蒽骨架进行合理的结构设计,合成新型荧光探针分子,丰富探针分子库,扩大对活性分子的检测范围,进一步达到在活体中检测疾病相关的病理机制等目的。本论文从二氢氧杂蒽结构入手进行合理的结构修饰,主要完成了以下工作:1.引入具有功能化的吡啶盐作为二氢氧杂蒽结构的受体部分,设计合成了可以靶向定位线粒体的荧光探针DHX-1,实现了对过氧化氢的“on-off”近红外荧光响应。通过紫外和荧光光谱测试了探针对过氧化氢响应的光谱变化,并在发射波长为675 nm条件下实现了对过氧化氢的比色和荧光定量检测,对过氧化氢的检测限为4.21μM,其次,通过紫外光谱分析以及DFT计算研究了探针对过氧化氢响应的机制。利用探针优异的光学性能,成功实现了对细胞以及斑马鱼中内源性和外源性过氧化氢的成像检测。2.将N,N-二乙基氨基作为供体、醛基和噻唑盐乙烯基作为识别位点以及受体引入到二氢氧杂蒽结构中,分别构建了两类基于分子内电荷转移机制的荧光探针DHX-2以及可靶向定位线粒体的DHX-3,并实现了在650 nm和748 nm条件下对SO2的“on-off”型近红外荧光响应。光谱实验结果表明两类探针均可实现对SO2的选择性定量检测,对SO2的检测限分别为5.6μM（DHX-2）和4.08μM（DHX-3）。细胞以及斑马鱼实验研究证实,两类探针由于优异的近红外荧光性能可成功实现生物体内源性和外源性SO2的成像检测。探针DHX-3以其长波长发射的优势,还成功实现了对原位SO2的成像监测。3.将具有富电子体系的吩噻嗪作为供体,与二氢氧杂蒽进行杂合构建了具有PET效应的荧光探针DHX-4,成功实现了对次氯酸的“turn-on”型检测。探针DHX-4中的吩噻嗪部分不仅调控了整个探针的荧光性能,还可作为次氯酸的特异性识别位点,导致荧光以及紫外吸收的变化,并在600 nm的发射波长处实现了对次氯酸比色以及荧光检测,其检测限为2.33μM。另外,探针DHX-4还成功实现了对细胞以及斑马鱼中内源性和外源性次氯酸的成像检测,表现出优异的成像性能。