1871年Bayer首次合成出荧光素,由于其具有高的消光系数,在水中具有较高的荧光量子产率,激发和发射波长都在可见光区,无毒的优点,一直被广泛应用于生物分析领域。但是荧光素的自身特点也限制了它在许多研究领域中的进一步应用。为了改善荧光素的性能,通过对其结构进行修饰,开发研制出许多的荧光素衍生物,这些衍生物作为荧光试剂,更有利于对生物体进行检测。本论文以荧光素为母体,从改善其亲脂性、特异选择性、荧光强度对pH值的敏感范围、长波长、大斯托克斯位移五方面对其结构进行修饰,设计合成出一系列酯化荧光素衍生物、活性基荧光素衍生物、氯代荧光素衍生物、二萘酚类荧光素衍生物和不对称荧光素衍生物。并且,通过紫外-可见光谱和荧光光谱对这些衍生物进行荧光性能检测,总结出其结构特点与其光学性能之间的关系。首先,合成碳原子数为2~18的一系列羧酸荧光素酯,建立了长碳链羧酸荧光素酯的合成路线。研究了羧酸荧光素酯的水解性能,包括自然水解及脂酶催化水解规律。发现羧酸荧光素酯中的碳链长度与其水解性能之间的复杂关系,并且筛选出优良的检测脂酶的荧光探针。其次,研究改进了含活性基荧光素衍生物的合成方法,成功地采用柱色谱,以氨水与醇作为洗脱液分离5位和6位的活性基荧光素异构体。并且通过比较,对其光谱性能进行研究。而后,按照荧光素的传统合成方法设计合成了五种氯代荧光素衍生物。分别对它们的荧光性能进行了检测分析,发现其最大吸收波长和最大发射波长都向长波方向偏移,而且荧光量子产率较高。研究了氯代荧光素衍生物的荧光性能与pH值之间的关系。结果表明,氯代荧光素衍生物的荧光强度依赖于环境pH值的变化,并且对pH值的敏感范围随氯原子取代个数不同向酸性环境偏移。因此,这些氯代荧光素衍生物可以作为pH值荧光探针检测细胞内部的pH值,而且可以在生理环境下以最大荧光强度进行检测。然后,设计合成了具有大共轭体系的二萘酚类荧光素衍生物并通过紫外-可见光谱和荧光光谱进行检测分析。发现这类衍生物的激发和发射波长明显向长波偏移,由于它们的发射波长都大于600纳米,成为了近红外荧光标记试剂。最后,通过两步法合成一系列不对称结构的荧光素衍生物7.1～7.9,对其光学性能进行了检测分析,发现不对称的荧光素衍生物具有较大的斯托克斯位移、双吸收和双发射波长,荧光强度对环境的pH敏感的优点。基于以上性能,不对称结构的荧光素衍生物可以定量检测pH值并能用于其他生物分析领域。通过以上合成和检测,筛选出性能优良的荧光探针,如检测脂酶的荧光探针—荧光素十二酸酯,高荧光量子产率的pH值荧光探针—4(7)-氯荧光素,检测酸性介质的pH值荧光探针—2’,7’-二氯-4,5,6,7-四氯荧光素,近红外荧光探针—二萘酚荧光素及近红外活性基荧光探针—5(6)-羧基-二萘酚荧光素,双发射pH探针—不对称荧光素7.1,7.4,7.6等。