生物体内存在着多种重要的小分子巯基化合物，如半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)、谷胱甘肽(GSH)等，它们的浓度不尽相同，所起的生理功能各异，且又不可或缺。Cys是唯一含巯基(-SH)的天然必需氨基酸，是合成蛋白质的重要组分。Hcy通常源于蛋氨酸在体内代谢，维持着生物体内含硫氨基酸的水平变化。GSH是细胞内含量最高的(1-10mmol/L)非蛋白巯基化合物，参与机体众多生理功能，如维持机体氧化还原动态平衡、清除外源性毒素、参与信号转导、完成基因调控等。机体内这些巯基化合物水平的异常，往往诱发多种疾病，如生长缓慢、水肿、心血管疾病、老年痴呆症、组织癌变等。因此，详尽认识这些巯基化合物的产生、分布及水平波动对细胞活性、机体生理和病理等研究有着重要的科学意义。基于荧光探针的荧光成像技术可以在细胞水平上直观观测巯基化合物的产生、分布等动态信息，已成为研究此类化合物生理、病理功能的有效工具。近年来，测定小分子巯基化合物的探针层出不穷。按照探针所能检测的巯基化合物种类，可将探针分为三类：特异性识别单一小分子巯基化合物的探针；检测两种小分子巯基化合物的探针；测定巯基化合物总量的探针。目前对单一小分子巯基化合物的检测的探针多集中于可见光区，并且缺乏能够有效区分或同时识别两种巯基化合物的近红外探针。鉴于此，我们的研究重点在于设计开发近红外荧光探针，实现对单一巯基小分子化合物的检测。在此基础上，筛选在光谱上可以有效区分两种小分子巯基化合物的探针，探索对二者同时检测的可能性。具体工作如下：以近红外荧光团七甲川花菁(Cy.7.Cl)为母体，以苯胺、苯酚、苯硫酚、硝基苯酚(o-，m-，p-)及其衍生物、2,4-二硝基氟苯、对硝基苯硫酚等为离去基团，合成了一系列近红外小分子荧光探针。利用小分子巯基化合物对花菁中位碳原子的亲核性质，以及离去基团对花菁中位碳原子亲电性的调控和空间位阻效应，结合巯基小分子的反应活性和结构特点，探讨实现对GSH、Cys、Hcy的选择性检测，或实现对两种巯基小分子的同时检测。通过对探针与巯基小分子反应特性、光谱变化的比较和考察，筛选出两类探针：(1)特异性识别GSH的探针——Cy-2-NO2和Cy-Ph-Ph，(2)有效区分Cys和GSH的探针——Cy-3-NO2。随后针对这两类探针，着重考察了它们与小分子巯基化合物的光谱响应特性。同时借助MS、LC-MS等手段，对探针的响应机理进行了探讨。最后将探针用于活细胞成像，验证了探针在生物环境下的分析检测性能。该研究结果一方面为生物体系中小分子巯基化合物的检测提供了新的近红外荧光探针，另一方面为阐述巯基小分子的亲核取代机理及设计开发基于此机理的探针设计提供了新的思路。