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质子转移广泛存在于化学反应及生物体中,是化学反应中最基本最简单的反应之一,许多生命活动乃至生物的进化与质子转移有很大的关系。因此对质子转移的研究尤为重要。本论文中,通过量化计算,对一系列2-取代苯并唑系化合物的基态和激发态分子内质子转移进行了研究。主要研究结果如下:1、在B3LYP/6-31G（d,p）水平上研究了2-（2-巯苯基）苯并噁唑五种异构体（E1、E2、E3、E4和K）在气态中的稳定性及其在基态下的质子转移,同时结合极化连续介质模型（PCM）研究了水、二甲亚砜、乙腈、乙醇、苯胺和环己烷等对2-（2-巯苯基）苯并噁唑溶剂化作用的影响。结果表明,硫醇式异构体E1为2-（2-巯苯基）苯并噁唑的优势构型;在E1向K（硫酮式异构体）转变过程中,存在一个较小的能垒;在溶液中,随着溶剂极性的增强,异构体E1与K之间的反应平衡向K方向移动,在非极性溶剂环己烷中,E1为优势构型,而在强极性水溶液中,K为优势构型。2、在B3LYP/6-31G（d,p）和TD B3LYP/6-31++G（d,p）//CIS/6-31G（d,p）水平上,研究了2-（3-巯基-2-吡啶基）苯并咪唑在气相和七种溶剂（环己烷、苯、三氯甲烷、乙醇、乙腈、二甲亚砜和水）中基态和激发态的分子内质子转移过程。在基态势能面的研究中发现,该化合物存在分子内双质子转移,其中分步的双质子转移在动力学上具有优势。同时对激发态质子转移势能面及激发态转移过程中的光物理现象进行了研究,结果表明该化合物存在快速的无能垒的激发态分子内质子转移,随着溶剂极性的增强,可以降低基态时过渡态的能垒,改变硫醇式与硫酮式互变异构体的比例,从而灵敏的控制荧光的强度。3、分别使用B3LYP/6-31G（d,p）方法和TD B3LYP/6-31++G（d,p）//CIS/6-31G（d,p）方法从理论上研究了取代基的电子效应对2-（2-巯苯基）苯并噁唑及其衍生物分子内质子转移的影响。研究表明,在基态时,硫醇式异构体为优势构象。供电子取代基使基态分子内质子转移（烯醇式→酮式）的能垒升高,而吸电子取代基则可以降低能垒,有利于基态分子内质子的转移和硫酮式异构体的稳定存在。在激发态时,硫酮式结构为优势构象,所研究衍生物均可以发生无能垒或低能垒（≤1.5kJ/mol）的激发态分子内质子转移。供电子基团有利于激发态质子转移,吸电子基团使激发态跃迁困难,不利于激发态的质子转移。4、用杂化的密度泛函方法B3LYP研究了15种2-取代苯并咪唑化合物分子内质子转移过程,并提出了自然轨道能量指数（NOEI）。同时应用NOEI和核独立化学位移指数（NICS）来研究π电子的定域性质和离域性质对质子转移的影响。计算结果表明,苯环（或吡啶环）上π电子离域性的变化是影响酮式结构稳定性和过渡态能垒变化的主要因子。质子转移的能垒和π电子离域性之间有很高的相关性,当π电子的定域性被考虑时,这种相关性从0.9663提高的0.9864。自然轨道能量指数对π电子的定域性分辨灵敏,对核独立化学位移指数形成了一个有效的补充。5、使用密度泛函的理论研究了12种2-[2’-R（R=OH,NH2,SH）苯基（吡啶基）]苯并噁唑（噻唑）化合物基态的质子转移过程。计算结果表明,基态时分子内氢键的强度和质子转移的能垒之间具有高的相关性（R=0.9943）。质子转移的能垒和互变异构体之间吉布斯自由能的差值随着氢键强度的增强而增加。在分子内质子转移过程中,质子将尽可能沿着氢键角度改变较小的途径进行。在激发态,氢键强度和质子转移的能垒之间的关系也是明显的。