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目前在光学传感器的研究中,绝大多数探针分子仅含有单一的识别基团,因而其荧光信号的调控常通过单一识别基团的分子识别反应来实现。尽管这类光学探针对某些物质的检测具有很好的选择性,然而在结构性能相近的分子的识别检测中往往无能为力。为了大幅度提高探针分子的选择性,本论文将根据分析对象的结构及化学特性,将两个识别因子引入设计的分子探针中,设计具有双重识别因子的光学探针分子,利用双重的识别反应识别目标分子,借此调控检测体系荧光信号,从而实现生物分子的专一性检测。H2S及一些生物巯基小分子,如半胱氨酸(Cysteine, Cys)、高半胱氨酸(Homocysteine, Hcy)和还原谷胱甘肽(glutathione, GSH)等在人体的许多病理及生理过程中发挥着重要作用,它们含量的异常将预示着某些疾病的发生。为了阐明它们在生物体内的作用机理,提高研究者对相关疾病的认知程度,则急需高灵敏度、高选择性,可原位、适时监测生物体内这些物质的方法。基于以上背景,本文成功合成了两个具有双重识别因子的荧光探针Ⅱ-1和Ⅲ-1,它们可分别实现对H2S及生物巯基小分子(Cys、Hcy和GSH)的专一性检测,显著提高光学探针分子的选择性。同时,本文还设计并合成了一种环境敏感型的荧光探针分子Ⅳ-1,利用其在不同极性环境下荧光性质的改变实现对牛血清白蛋白(Bovine serum albumin, BSA)的定量测定。本论文整体分为四章,主要包括以下内容：第一章绪论。主要介绍了一些具有双重识别因子的荧光探针的研究进展,并在此基础上提出了本论文的主要设计思路。第二章一种基于激发态分子内质子转移(excited-state intramolecular proton transfer, ESIPT)机理检测H2S的比率型荧光探针的合成及性质研究。本章利用荧光团2-(2’-羟基-3’-甲氧基苯基)苯并噻唑(2’-hydroxy-3’-methoxyphenyl)benzothiazole, HMBT)的ESIPT过程设计并合成了一个可检测H2S的比率型荧光探针Ⅱ-1。该探针是由3,3’-二硫代二丙酸和HMBT通过一步反应得到。探针本身表现的是HMBT的烯醇式发射,发射波长在374nm处,当在中性条件下向探针Ⅱ-1的溶液中加入H2S时,两者之间可发生串联的亲核取代—环化反应,此时探针上的保护基团被移除,恢复了HMBT的ESIPT过程,使得体系在374nm处的荧光强度迅速降低,同时在478nm处出现了一个新的荧光峰,且强度不断增加,体系在478及374nm处荧光强度的比值(1478/1374)和H2S的浓度在0.5—10μmol L-1范围内成线性关系。该探针对H2S的选择性好,不受其他阴离子或生物巯基小分子的干扰。第三章一种可同时检测GSH和Cys/Hcy的双波长荧光探针的合成及应用研究。本章以氧杂蒽类荧光染料为母体合成硫酯Ⅲ-1,在中性条件下硫酯Ⅲ-1对GSH、Cys/Hcy均有响应,且反应体系的荧光发射峰明显不同。探针Ⅲ-1和Cys/Hcy发生反应时通过串联的自然化学连接(Native chemical ligation, NCL)反应最终生成相应的螺内酯,分子内的螺环化作用使得氧杂蒽类荧光染料由醌式转化为酚式,此时,在光激发条件下,苯并噻唑上的酚羟基质子和氮原子之间可发生ESIPT过程,因此反应体系整体表现出2-(2’-羟基苯基)苯并噻唑(2-(2’-hydroxyphenyl)benzothiazole, HBT)的发射峰(454nm)。当存在GSH时,探针Ⅲ-1和GSH之间只发生硫酯交换反应,替换掉了缺电子的4-硝基苯基部分,使得分子内的光诱导电子转移(intramolecular photo-induce electron transfer,PET)过程不复存在,此时体系在587nm处的荧光强度显著增加。探针Ⅲ-1能实现对GSH和Cys/Hcy的同时检测主要是因为三者的分子结构不同,GSH上自由的氨基距巯基较远,而Cys/Hcy上自由的氨基在巯基的邻近位置,所以三者相应的硫酯交换产物在进行分子内的S,N转移过程时反应速率明显不同。最后,我们将探针Ⅲ-1成功应用于检测血清和细胞中GSH和Cys的含量,并将其应用于HepG2细胞中进行荧光成像。第四章可定量检测BSA的环境敏感型荧光探针的合成及性质研究。本章利用化合物Ⅳ-3在不同极性溶剂中特殊的光谱性质设计合成了一个可定量检测BSA的环境敏感型荧光探针Ⅳ-1,该探针是由化合物Ⅳ-3和2-巯基苯并噻唑通过一步反应得到的。探针Ⅳ-1本身在水溶液中的荧光强度很弱,当向其水溶液中加入BSA时,BSA和探针Ⅳ-1之间首先发生硫酯交换反应,使得大的蛋白质分子BSA连接在探针Ⅳ-1的疏水位点上,此时化合物Ⅳ-1再利用BSA的生物学特性使其处在一个疏水性的微环境中,因此反应体系在470nm处的荧光强度显著增加,据此实现对BSA的定量测定。该方法的线性范围为2.5-70μg mL-1,检出限为0.094μg mL-1。同时,该探针对BSA具有良好的选择性,其他氨基酸及生物巯基小分子对体系的干扰很小。