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生物体内存在大量活性分子，比如活性硫(RSS)、活性氧(ROS)、氨基酸等，它们在生物体各种生理和病理过程中扮演着重要角色。其中硫化氢(H2S)是一种具有氧化还原活性的RSS。异常水平的活性分子可能与多种疾病有关，这些活性物质在生物体内含量的变化可以判断细胞或生物体所处于的活动状态。为有效检测细胞和动物体内生理条件下的活性分子，荧光探针的非侵害式检测特点使其逐渐发展为一种重要的生物研究手段。针对环境、生物体、细胞和亚细胞结构中的H2S，本文设计合成了几种不同类型的荧光探针，通过与H2S发生特异性反应后，输出显著荧光变化信号，从而达到检测的目的。本论文的主要研究内容如下: 1、本章设计并合成一种基于香豆素的两亲性、低荧光背景的打开型荧光探针。首先合成含两个修饰位点的香豆素母体分子，通过香豆素母体分子的3位甲酸乙酯与N,N-二甲胺之间的胺酯交换，引入一个含叔胺的二氮烷基侧链;通过母体分子中7位羟基与2，4-二硝基氟苯之间的亲核取代反应，在探针分子上修饰了H2S反应位点。H2S通过硫解探针分子中的二硝基苯醚，打开探针的荧光，荧光强度增加约120倍，远高于其它物质引起的荧光信号变化，表明探针对H2S具有更高的灵敏性和选择性。在生理pH条件下，探针与H2S响应引起的荧光强度增加的幅度是最大，表明探针适于对细胞和生物体内H2S的检测。 2、荧光探针对细胞、活体内H2S的检测和生物成像已广泛应用在生物医学研究等领域。由于生物体内自发性H2S的含量比较低，对探针的灵敏性、选择性和生物兼容性等方面的要求较高，从而限制了多数探针在生物体自发性H2S检测和成像方面的应用。本章中，我们使用具有低荧光背景的香豆素衍生物荧光探针实现了活细胞和动物体内生理信号水平H2S的检测。通过对不同细胞系的细胞进行成像，发现了不同种类细胞中自发性H2S含量的差异性。尤其是对斑马鱼体内的H2S进行可视化成像，探索了探针在斑马鱼体内的运输过程，实现斑马鱼肠道和肝脏中自发性H2S的分区成像。 3、本章设计并合成以咔唑为发色团的蓝色荧光探针，利用该探针制备一种“开-关-开”模式的荧光纸质传感器，对溶液中的铜离子(Cu2+)和气态H2S实现了可视化检测。首先，通过双亲核取代反应和酰肼化反应重构咔唑母体分子，得到一种可选择性络合Cu2+的三齿配体荧光探针。探针与Cu2+结合后，Cu2+能够显著猝灭探针的荧光。加入H2S后，H2S能够捕获配合物中的Cu2+，形成硫化铜沉淀，释放出自由荧光探针，使其荧光恢复。探针对Cu2+具有高灵敏性和选择性，其检测限为65nM;Cu2+-配合物探针对H2S具有高灵敏性和高选择性，其检测限为290nM。我们对Cu2+和S2-的循环实验进行了测试，通过比较加入Cu2+后荧光猝灭和加入S2-后荧光恢复的程度，证实该传感器能够以“开-关-开”的荧光响应模式循环检测Cu2+和S2-。另外，我们制备的纸质荧光传感器能够可视化检测Cu2+和气体H2S，其检测限分别为10-6M和15ppm。 4、本章设计并合成了两种能够检测细胞内H2S的荧光探针，通过向发色团中引入不同的定位基团，使其分别具有靶向溶酶体和线粒体靶向特异性。我们以1，8-萘二亚酰胺作为母体分子，在此基础上首先连接了H2S反应位点叠氮基团，随后通过2-胺乙基三苯基膦溴化物和N,N-甲基-1，2-乙二胺与母体分子中羧酸内酯之间的氨解反应，修饰溶酶体和线粒体靶向基团，获得能够特异性检测溶酶体和线粒体中H2S的两种荧光探针。探针对H2S具有高灵敏性和选择性，且具有较低的检测限。细胞成像实验证实探针能够检测细胞内的H2S;通过与线粒体和溶酶体商业染料的共定位实验，证实这两种荧光探针分别具有很好的溶酶体和线粒体靶向功能。