基于七甲川吲哚菁染料的最大吸收、发射波长均在近红外区，其在生物分析及造影方面得到了广泛的应用。因此本文合成了一个中位为六元环的七甲川菁染料（4）。以其为母体，通过对中位氯的取代，成功的得到了十个中位氨基取代的菁染料。对所得染料的吸收光谱和荧光光谱进行研究后发现：4-氨基吡啶取代的染料（5）与苯胺取代的染料的光谱性质相比有很大差异，表明结构上的微小变化可以导致其光学性能的显著改变；母体染料中位氯被含氮杂环，如哌嗪、吗啉等取代后会导致其光学性能发生根本变化；同时，杂环上另一游离杂原子的属性和结构修饰也能引起其光谱性能的变化。发现中位叔胺取代的染料（6）-（14）的斯托克斯位移均很大；尤其在DMF中表现出最大的斯托克斯位移；此类染料存在分子内电荷转移现象；在分子中再引入一季铵盐结构可有效提高其水溶性。通过对合成的荧光染料在不同pH值下的光谱性质的研究，发现结构中含有哌嗪环的染料对pH值的变化很敏感，吸收光谱、荧光光谱都随pH值的改变而产生明显的变化，因此可以用来作为对pH值敏感的探针。通过物理吸附的方法将染料（6）-（10）负载到聚苯乙烯微球上，得到了性能优异的近红外荧光微球。对不同pH值下微球的荧光光谱进行研究发现，荧光微球保持了母体染料对pH值敏感的特性，更为重要的是，它们可以在水溶液中发挥作用。选择咪唑作为识别基团，设计合成了一个半菁染料用于氟离子识别。通过研究在加入不同的阴离子后探针光谱性质的变化，发现氟离子的加入可以使该探针光谱性质的变化最明显，说明该荧光探针对氟离子的选择性较好，可作为氟离子荧光探针。对罗丹明B进行修饰后，在其结构中引入一个内酰胺螺环结构，根据其可以在金属离子的作用下发生开环而导致光谱性质发生变化的机理，设计合成了一个用于铜离子检测的探针。对罗丹明B衍生物与金属离子作用前后光谱的变化进行研究，证实所合成的探针对铜离子有较好的选择性，并且发现氰离子可以使其猝灭的荧光发生部分恢复。