偶氮苯分子作为非常典型的光致变色化合物,自从1834年第一次被发现到今天一直受到人们的广泛关注。在特定条件下,偶氮苯分子的顺、反异构体之间可以发生异构化反应。有关偶氮苯分子发生异构化反应的反应机理以及如何调控偶氮苯分子的异构化反应是科学家们一直致力研究的课题。本文中,我们利用理论计算的方法对偶氮类化合物分子的性质进行计算,希望能对偶氮苯分子在实际中的应用提供理论指导。本论文是在量子化学计算的基础上,对偶氮苯化合物的一组有效的光开关进行理论计算,目的是描述它们的热致异构化反应机理。全文系统地研究了氟取代基在偶氮苯邻、对位取代带来的影响,并在此研究基础上也考虑了在对位引入吸电子基团(EWGs)、给电子基团(EDGs)的影响。研究结果表明:氟原子在偶氮苯分子的不同邻位进行取代时,会对反式异构体的分子轨道分布有明显的影响,使得顺、反异构体分子的吸收光谱发生移动,从而实现了化合物分子顺、反异构体之间n→π*跃迁谱带的有效分离。但分离效果会因氟原子取代位置的不同而发生变化,同时也会受到氟取代基数目的影响。在偶氮苯分子4个邻位全部被氟原子取代的基础上,进一步在对位引入取代基可以影响化合物的共轭模式,从而可以调整分子轨道的能级顺序,也可以影响化合物的吸收光谱。这些取代基的引入,使得偶氮苯衍生物的异构化反应可以在可见光波长范围下进行。我们对偶氮类化合物热致顺反异构化的反应机理也进行了分析,详细地介绍了该类化合物的热半衰期和异构化反应速率常数,并对它们作了比较。结果表明:偶氮苯分子的异构化反应是全局结构都变化的过程,取代基对化合物的影响取决于它们对共轭体系影响的大小。