具备高反应特性的活性氧、活性硫和活性羰基化合物等小分子物质以及具备高催化功能的酶在调节细胞内物质代谢、调控相应生物学功能、维持细胞稳态和正常生理功能方面发挥着至关重要的作用。因此,检测和监测细胞内活性物质有助于了解它们在细胞内的生物作用以及引起的各种生物学效应,并在揭示它们的生理功能和涉及疾病的病理学研究等方面具有重要的生物学和医学意义。近些年,得益于荧光成像技术的发展,荧光探针技术在可视化检测和跟踪生物系统中的活性物质方面显示出巨大的应用潜力。针对目前已报道检测细胞内活性物质的传感分子在荧光成像检测方面存在的一些关键问题,本论文开展了基于新型深红及近红外荧光染料的细胞器靶向传感分子的合成以及新型荧光成像检测模型的构建。具体研究内容如下:利用分子内芳香氢（SNArH）亲核取代反应合成了苊/萘酰亚胺-氧杂蒽π共轭融合深红/近红外荧光染料R1和R2。其中,染料R2具有较高的荧光量子效率、良好的光稳定性以及对溶酶体靶向定位功能,通过标记和跟踪细胞内自噬溶酶体的浓度及粘度变化实现了对饥饿、雷帕霉素诱导细胞自噬过程的荧光成像标记和跟踪。利用Se取代氧杂蒽结构中的O合成了硒杂蒽-花菁近红外荧光染料Se Cy,并对其进行化学修饰,引入H2O2特异性反应基团芳基硼酸合成了线粒体靶向传感分子Se Cy-H。该传感分子不仅可以高选择性与灵敏度识别H2O2（检测限为2.43μM）,还可以荧光成像检测PMA诱导生成内源性H2O2,并且实现了对自噬过程中O2·-衍生内源性H2O2进行原位荧光成像,可用于细胞自噬过程的研究。利用S取代氧杂蒽结构中的O合成了氧杂蒽-吲哚深红荧光染料SHCy和氧杂蒽-苯并吲哚近红外荧光SBHCy,并对其进行衍生得到高选择性识别活性硫的细胞器靶向传感分子。其中,利用丙烯酰基作为识别位点,分别合成了基于染料SHCy和SBHCy的传感分子SHCy-C和SBHCy-C,两种传感分子可以高选择性与灵敏度识别半胱氨酸（检测限分别为31 n M和83 n M）,还可以荧光成像检测细胞溶酶体和线粒体内源性半胱氨酸;利用苯并吲哚结构中的-C=N+-可以与H2S发生亲核加成反应,对染料SBHCy中羟基的三氟甲磺酸化合成了线粒体靶向传感分子SBHCy-H,该传感分子可以高选择性与高灵敏度识别H2S（检测限达到28.5 n M）,同时可以荧光成像检测细胞内半胱氨酸/谷胱甘肽酶催裂解生成以及抗氧化应激过程中产生的内源性H2S。通过增大反应空间位阻获得了邻二胺衍生基团修饰的系列萘酰亚胺衍生物传感分子Np。与正丙基相比,异丙基修饰的邻苯二胺基团与甲醛发生特异性反应生成高荧光量子效率的萘酰亚胺-咪唑衍生物,传感分子Np-a2实现了对甲醛的高选择性荧光开启型识别以及对L929细胞内源性甲醛的荧光成像检测。同时,在Np-a2基础上分别引入羟基和吗啉基团合成水溶性传感分子Np-b和溶酶体靶向传感分子Np-c,两种传感分子均可以荧光成像检测细胞内源性甲醛。利用酸性磷酸酶催化水解磷酸单酯,通过对染料SHCy中羟基的磷酸化合成了传感分子SHCy-P。该传感分子可以在较宽的p H范围内高选择性、高灵敏度（检测限低至0.48 U/L）、快速检测酸性磷酸酶。此外,传感分子SHCy-P具有溶酶体靶向定位功能,可以荧光成像检测PC-3和He La细胞内酸性磷酸酶。