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利用荧光传感器对化学和生物学中重要化合物和生物小分子的检测是荧光分析原理最活跃的研究和应用领域之一。荧光化学传感器能够提供快速简便和低成本的检测手段，其中基于待测物特有的化学反应过程设计合成的化学反应型荧光计量器利用化学反应的微量特性，相比基于超分子识别理论设计的化学传感器，具有更高的灵敏度，更好的特异选择性，成为近年来荧光传感领域的研究热点。 小分子生物硫醇（半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽）作为生物体保持还原环境、清除体内自由基的主要单元，受到了医药学领域的广泛关注。同时，过量的小分子生物硫醇又会对生物机体产生病理上的危害。如何实现这一类物质的实时、在线的监测是医学检验、病理学研究中一个重要的课题。 本文，我们利用不同生物硫醇中，巯基对不同底物的的反应特异性（包括:磺酸酯、二硫醚键和缺电子烯烃双键），将这些底物设计成与小分子荧光团相连的荧光信号触发器，成功制备了三类针对不同生物硫醇的化学计量器。 第一章，简要介绍了荧光化学计量器的发展、原理、设计。对基于化学计量器的生物硫醇传感器进行了简要评述，并在此基础上提出了本论文的研究内容。 第二章，我们选择了具有较长波段的红光发射荧光材料吡咯并吡咯二酮(DPP)作为信号单元，以2，4-二硝基苯磺酰基作为激发态电子受体，从而实现荧光猝灭调控。设计通过酚氧基将电子受体直接共轭连接在DPP上，以实现最大程度的荧光猝灭效果。所设计的荧光增强型化学计量器DPP-DNBS的初始状态荧光较弱。在加入相应的硫醇后，在615nm处产生了约15倍的荧光增强。通过核磁与质谱的滴定，确认了巯基对探针的亲核反应型切断的反应机理。通过在持续的光照和强氧化性环境中的稳定性测试，确定了DPP-DNBS具有很好的光和化学稳定性。通过荧光滴定和荧光动力学实验发现DPP-DNBS对三种主要小分子生物硫醇（半胱氨酸、高半胱氨酸和谷胱甘肽）具有较好的区分度，其中半胱氨酸的响应灵敏度最高，其检测限达到了5μM。由于DPP具有波长较长的荧光输出(615 nm)，将其应用于生物成像中可以有效地避免生物自体荧光的干扰，通过荧光共聚焦显微镜，本研究成功地将DPP-DNBS应用于在Hela细胞中进行半胱氨酸浓度监测。 第三章，在上一章的基础上，我们选择与DPP的发射波长具有一定区分度的苯并噁二唑作为荧光团，其特征的荧光发射在550nm处，与DPP的发射波长差达到了65 nm，预期在生物成像中，两种材料可以在不同的信号收集通道中工作。NBDS利用巯基裂解双硫键的特异性反应可以选择性地识别生物硫醇。经过巯基切断后双硫键环化脱除后得到氨基苯并噁二唑，伴随着NBDS的最大吸收波长从550nm蓝移至430nm，颜色从红色变为黄绿色;而原本550 nm处非常弱的荧光有一个明显的增强。NBDS对于生物硫醇有着较好的选择性，检出限为5×10-7M，通过核磁氢谱与光谱的对比，证明了其反应的机理。初步研究发现，两分子的苯并噁二唑荧光团通过柔性链相互连接后会产生荧光猝灭态。 第四章，以二吡啶三苯胺为荧光团，通过Knoevenagale缩合反应将吲哚单元引入，构建一个反应型的化学荧光传感器(BTI)来选择性的识别生物硫醇。经过巯基亲核加成在吲哚的C=N双键上，淬灭了吲哚部分650 nm的荧光，而吡啶三苯胺在610 nm处的荧光基本保持不变，使之产生比率型的变化。另外，将吡啶成盐改善探针分子的水溶性和其在含水缓冲液中的荧光。BTI对于生物硫醇有较好的选择性，检出限为5×10-6M，通过核磁氢谱的滴定，证明了其反应的机理。