众所周知，反应机理是物理有机化学研究的核心议题。而动力学和热力学则是物理化学研究的两大主题，二者的有效结合必将为反应机理的研究开辟更广阔的空间。本文通过热力学分析方法和非稳态动力学分析方法对咖啡因衍生物的负氢转移，乙酸苯酯的芳基转移，还有硝基芳烃的亲核芳香取代反应进行了广泛的探索和研究。　　 对于负氢转移反应，本文设计合成了咖啡因衍生物的负氢给体，通过CV和OSWV两种方法测定了CAFH和THEOH的单电子氧化电位[-0.294(V vsFc+/0)，-0.286(V vs Fc+/0)]以及CAF+和THEO+的单电子还原电位[-2.120(V vsFc+/0)，-2.018(V vs Fc+/0)]。结合量热滴定技术和热力学循环分别确定了还原性CAFH和THEOH释放负氢离子的焓变为[57.6kcal/mol，59.2kcal/mol]和释放氢原子的焓变为[80.3kcal/mol，79.5kcal/mpl]以及其自由基正离子CAF·+和THEO·+释放质子的焓变为[33.0kcal/mol，32.9kcal/mol]和释放氢原子的焓变为[38.4kcal/mol，39.6kcal/mol]。通过对所得热力学实验结果的分析得到以下结论：(1)CAFH和THEOH是很好的单电子给体。其单电子氧化电位数值较小，远小于BNAH的氧化电位[Eox=219 mV vs Fc+/0]；(2)CAF+和THEO+的单电子还原电位比NAD+辅酶模型物BNA+[Ered=-1.419 V]还要负得多，表明CAF+和THEO+不是一个很好的电子受体；另外，相对于BNAH，CAFH和THEOH都是很好的负氢给体。从非稳态动力学的分析结果来看：反应一半的时间与反应5％的时间比大于13.5，反应1％的速率常数与假一级速率常数的比率大于1；反应阶段的速率常数与时间的关系呈单调递减；动力学同位素效应在反应初始阶段为0.632，随着反应的进行，动力学同位素效应慢慢增大到3.78。这些动力学结果都表明CAFH的负氢转移不是一步机理，而热力学分析也能得到CAFH是一个很好的电子给体。综合热力学和动力学的研究，咖啡因衍生物CAFH的负氢转移是两步可逆的，反应物到产物的过程中有一个中间体，其中间体的结构是有部分电荷离域并且构象是有助于负氢转移的。　　 对于乙酸苯酯的芳基转移反应，本文通过对其与氢氧化钠和咪唑钠两个反应的非稳态的动力学分析，得出的结果是：反应一半的时间与反应5％的时间比大于13.5，反应1％的速率常数与假一级速率的比率大于1；反应阶段的速率常数与时间的关系呈单调递减。这些结果表明乙酸苯酯的芳基转移不是一步机理而是两步可逆的反应机理，并且反应中生成的中间体在产物检测处有吸收。　　 对于硝基芳烃的芳香环上的亲核取代反应，本文研究了4-氟硝基苯与三种不同的环仲胺：哌啶，morpholidine，pyrrolidine之间反应的动力学，运用最新发展的反应阶段速率常数与时间关系的kcontx和KIRC两个程序，对反应中出现的Meisenheimer中间体进行了快速准确的检测。动力学结果显示Meisenheimer中间体的生命时间为1s，随后反应达到稳态。