小分子荧光探针是一类建立在荧光染料基础上,具有特异性结合位点或反应位点的小分子化合物,其与目标分析物作用后能引起荧光信号变化,从而间接地反映出目标分析物在样品中的含量及变化。本论文以传统荧光基团,与一些具有识别功能的受体相连,得到一系列基于化学反应型的小分子探针。在缓冲溶液中,将探针用于目标小分子（本论文涉及到的有生物硫醇、H₂O₂和HCl O）的紫外/荧光光谱学测试,并深入研究了探针与目标分子的作用机制。实验表明,这些探针对目标分子具有较好的灵敏度及选择性。进一步将其用于活细胞及实际样品中相应活性物质的检测。本论文由六章组成,各章节详细内容如下:第一章绪论,该部分主要介绍了小分子荧光探针的基本概念及发光机理;其次,介绍了利用荧光探针技术检测生物硫醇、HCl O和H₂O₂的发展现状;最后,在文献查阅的基础上,结合我们实验室的研究方向及实验平台,提出了本论文主要的研究思路。第二章设计并合成三个含溴代马来酰亚胺基团的探针分子,以期用于邻二巯基蛋白（VDPs）的检测;同时,以氨基香豆素和氨基萘酰亚胺为荧光团,将其与马来酸酐/柠糠酸酐相连得到对照探针小分子。具体研究中发现,马来酰亚胺与含苯环的荧光团直接相连后,能选择性的与Cys作用。进一步研究表明,该类探针与Cys的作用机制为加成-开环-成环过程,而与其他巯基氨基酸则只发生简单的迈克尔加成。我们成功的将这类探针用于商业可得的培养基及新鲜人的血浆中Cys含量的测量,并将其进一步用于活细胞内Cys的可视化成像检测。第三章在第二章研究基础上,设计并合成了马来酰亚胺与萘酰亚胺通过乙二胺相连的探针Naph-EA-Mal。紫外/荧光光谱学测试表明,该探针对生物硫醇在水溶液中具有超快的响应速率。基于此,我们将其发展为一种快速的巯基蛋白标记试剂,并成功的用于活细胞内硫醇的检测,以及细胞内自由巯基和蛋白二硫键水平的检测。第四章本章设计合成了两个具有硫醚结构的探针,并将其用于活细胞内HCl O的可视化成像。通过反应产物研究表明,该探针对HCl O的选择性主要源于硫醚发生亚砜化及苯环进一步氯化的产物,而非一般文献中所认为的硫醚亚砜化。第五章设计并合成了一系列噻唑啉和噁唑啉结构的小分子化合物,其中具有噻唑啉结构（SS）的化合物,在缓冲溶液中对H₂O₂具有较好的响应,但这类探针不能用于细胞内H₂O₂的检测。细胞成像实验表明,这一系列SS探针能用于细胞内硫醇的检测。通过对产物的研究表明,该类探针对生物硫醇的响应主要有两种机制。第六章结论与展望,分别总结了本论文的创新点以及围绕本课题可能延续的方向做出展望。