通过量子化学计算方法可以方便且容易地得到分子各种参数,利用理论分析方法能够描述、解释、预测或确定分子的物理、化学性质。近年来,反应活性位点的预测以及分子结构等影响因素已成为研究的热点。在分子反应活性位点的研究中,目前已有许多方法被提出,但它们的可靠性都缺乏系统的检验和对比,关于理论方法的预测值与化学反应速率的相关性方面也缺乏系统的研究。在分子结构性质的研究中,传统分子结构理论模型往往基于参与成键原子的电负性差异,没有考虑不同化学体系以及不同电子态所形成的化学环境差异,不具有普适性。因此,分子反应活性位点和分子结构性质的理论研究仍需要不断的完善和发展。本文主要研究内容如下：首先,本文将碳基化合物、芳香族化合物、吡啶及其衍生物和杂环化合物共4类分子作为测试体系,对14种预测反应活性位点方法的可靠性进行了详细的比较分析。我们发现,体现局部电子软度的方法可以很好地预测反应活性位点,例如简缩双描述符方法,但是表现静电效应的预测方法整体表现很差,例如静电势分析方法。对于本文中所用的测试体系来说,其分子反应活性位点预测最准确的方法是简缩双描述符和Hirshfeld电荷分析方法。其次,在前面工作的基础上,选择7种能够准确预测亲核和亲电反应活性位点方法来分析实验反应速率和理论预测结果之间的相关性。结果表明,对于芳香族化合物而言,不论是亲电反应,还是亲核反应,体系局部电子硬度的方法,例如分子范德华表面1.6A处的静电势以及Hirshfeld电荷方法,’其预测结果能较好地反应实验反应速率的相对大小,但体现局部电子软度的方法,例如简缩福井函数和简缩双描述符,其预测结果和实验反应速率的相关性较小。再次,研究了基态极性分子的键角和键偶极矩之间的关系。我们采用ADCH电荷来计算分子的键偶极矩,电子局域函数和键临界点处的局域函数值来分析键的电子结构,通过对IVA族(IVA=C, Si, Ge), VA族(VA=N, P, As), VIA族(VIA=O, S, Se)和ⅦA族(VIIA=F, Cl, Br)元素形成的系列共价型基态分子,以及环状基态分子的键角和键偶极矩数据进行分析,发现在键的电子结构类似的情况下,由于键偶极矩的排斥作用,这些分子的键角随键偶极矩的增加而增大。这一发现有助于加深我们对分子几何结构的认识。最后,提出了一种新的能量外推方法。完全活性空间组态相互作用计算与完全活性空间中的活性电子数和活性轨道数有关,但完全活性空间组态相互作用的能量不是活性电子数和活性轨道数的单调递减函数,因此活性轨道数和活性电子数不能用来外推完全活性空间组态相互作用的能量。为此,我们定义了一个新的变量：活性空间中的最大未占满轨道数。我们对一系列单重态、双重态和三重态分子进行了完全活性空间组态相互作用的计算,并利用活性空间中的活性电子数和最大未占满轨道数这两个变量,对这些基态能量进行了拟合和外推,拟合的均方根误差都在10-6数量级。外推能量的精度优于MP4,对小分子体系,其精度高于CCSD。外推的FCI能量值和实际计算的FCI值也很接近。另外,我们还利用外推能量来优化双原子分子的平衡键长,并计算谐振平率,其精度优于CASSCF。