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分子形貌不仅能描绘分子的大小和形状,而且展示了前沿电子密度分布,有形有貌,是分子的身份证。本文使用分子形貌理论研究了3-羟基-2-丙烯醛及其取代物分子内质子转移反应,主要从分子中单电子作用势的三维图,两个原子间的单电子作用势垒(Dpb),分子形貌图,分子的表面积和体积等方面探究了这类反应,具体内容如下。（1）在MP2/6-31++G（d,p）的水平下,获得3-羟基-2-丙烯醛分子内质子转移反应的过渡态和IRC反应路径。使用MP2/6-311++G（3df,3pd）方法,计算IRC反应路径上43个结构的第一电离能和最高占据轨道的能量。采用MELD程序包中的CISD/6-31+G（d,p）方法和自编程序,计算3-羟基-2-丙烯醛分子内质子转移IRC路径上的反应物（a）,7（b）,16（c）,21（d）,过渡态（e）,23（f）,28（g）,37（h）和产物（i）的单电子作用势,几对原子间的Dpb,描绘了它们的分子形貌图,获得了它们表面积和体积以及沿着几个特征化学键和垂直分子平面方向上的边界轮廓和电子密度。应用PAEM-MO图,验证3-羟基-2-丙烯醛中存在分子内氢键。（2）应用分子形貌理论,还研究了9个3-羟基-2-丙烯醛取代物。在MP2/6-31++G（d,p）的水平下,获得3-羟基-2-丙烯醛取代物分子内质子转移反应的过渡态和IRC反应路径。在MP2/6-311++G（3df,3pd）的水平下,计算这9个分子的第一电离能,以及这些质子转移反应的活化能。使用MELD中CISD/6-31+G（d,p）方法和自编程序,计算分子反应物中O2和H4间的单电子作用势势垒Dpb,表面积和体积,绘出了9个分子形貌图。探讨了Dpb与反应活化能的关系,发现了O2与H4原子间相互作用越强(Dpb大),分子内质子转移反应就越难。还详细考察了3F-MA分子、3CH3-MA分子和1F-MA分子,在IRC反应路径,第一电离能,沿着化学键O2-H4方向上的O2和H4原子的边界轮廓和电子密度。通过对10个分子体系从头计算和分子形貌理论的研究,获得不同取代基对3-羟基-2-丙烯醛分子内质子转移反应的影响,为以后研究分子内质子转移反应提供了可靠理论参考。