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激发态质子转移（Excited state proton transfer,ESPT）是光化学中最基本的化学反应之一。发生ESPT的分子具有斯托克斯位移大、自吸收小、荧光强度大的特点,因此广泛应用于近红外荧光探针、发光材料、p H检测器等领域中。本文设计合成了2-（2’-羟基-4’-氨基）苯基苯并咪唑（HBI-m NH2）、2-（2’-羟基-5’-溴）苯基苯并咪唑（HBI-p Br）及2-（2’-羟基-5’-硝基）苯基苯并咪唑（HBI-p NO2）。通过其在溶液中的紫外吸收和荧光光谱,结合密度泛函理论（Density functional theory,DFT）及含时密度泛函理论（Time-dependent density functional theory,TDDFT）计算探究了溶剂极性、取代基和酸碱性对分子机构及激发态质子转移机制的调控。本研究的创新点为改变溶剂和取代基探究2-（2’-羟基）苯基苯并咪唑（HBI）衍生物的基态及激发态质子转移的竞争过程。结合理论计算解释基态质子转移（Ground state proton transfer,GSPT）和激发态质子转移（Excited state proton transfer,ESPT）反应及荧光增强和淬灭机制。取得的主要结果如下:（1）通过实验分别获得了2-（2’-羟基-4’-氨基）苯基苯并咪唑（HBI-mNH2）、2-（2’-羟基-5’-溴）苯基苯并咪唑（HBI-p Br）及2-（2’-羟基-5’-硝基）苯基苯并咪唑（HBI-p NO2）在不同溶剂中的紫外光谱;采用DFT计算对可能的分子构型进行优化;借助TDDFT计算归属实验光谱确定了HBI-m NH2及HBI-p Br在溶剂中顺式醇和反式醇两种构型共存。非极性溶剂中,HBI-p NO2顺式醇和平面的酮两种构型共存,在极性溶剂中,除顺式醇和平面的酮外,还存在阴离子。（2）通过实验光谱结合理论计算归属了HBI-m NH2、HBI-pBr及HBI-pNO2的发射带。HBI-m NH2有两个发射带,分别为醇和酮的发射。HBI-p Br只有一个发射带,对应酮的发射。HBI-p NO2只有一个弱发射带,我们借助势能面曲线发现HBI-p NO2在激发态会发生扭转的分子内电荷转移,对应于扭转的酮的发射。这一机制解释了与HBI、HBI-m NH2及HBI-p Br相比,HBI-p NO2荧光强度较弱的原因。（3）观察紫外吸收和荧光发射谱发现HBI-m NH2及HBI-pBr的最大吸收和最大发射波长均随着溶剂极性的增大发生略微位移。除极性影响外,HBI-m NH2与溶剂分子之间存在氢键作用。在混合溶剂CH3CN/H2O中,HBI-m NH2会与一个水分子结合发生水分子协助的GSIPT反应生成酮,我们借助稳态吸收光谱探测到了其基态的酮。对于HBI-p NO2来说,由于极性溶剂诱导其阴离子的形成,我们通过极性溶剂中的吸收和发射光谱观察到了长波长处的吸收带和具有较大Stokes位移的发射带。结合计算提出了ESIPT耦合TICT（Twisted intramolecular charge transfer）机理。（4）实验结合计算指认了HBI-mNH2和HBI-pBr的阴、阳离子结构。HBI-mNH2及HBI-p Br在碱性环境中均脱去酚羟基上的氢形成一价阴离子。从实验光谱中观察到吸收光谱红移,发射带蓝移。在酸性环境中,HBI-m NH2咪唑环上亚胺质子化形成的一价阳离子,亚胺、氨基上的氮同时质子化形成的二价阳离子;HBI-p Br的咪唑环上亚胺质子化形成一价阳离子,对应吸收光谱均红移,发射光谱位置无变化,但长波长的发射强度均减弱。（5）我们采用DFT及TDDFT计算了HBI、HBI-mNH2、HBI-pBr、HBI-pNO2及离子在S0和S1的核独立化学位移值（NICSzz）、键长、键角、基态及激发态的质子转移势垒,发现HBI-m NH2及HBI-p NO2的核独立化学位移值的差值（ΔNICSzz）减小,激发态的分子内氢键减弱,激发态质子转移的势垒增大,抑制了ESIPT的发生。HBI-p Br的ΔNICSzz值增大,激发态质子转移的势垒减小,促进了ESIPT的发生。HBI、HBI-m NH2及HBI-p Br的激发态势垒小于基态,更容易发生激发态质子转移。与HBI、HBI-m NH2及HBI-p Br不同,HBI-p NO2在基态的质子转移势垒更低,发生基态的质子转移反应生成酮。激发态时,TICT过程占主导而非ESIPT,因此酮式发光较弱。