含氮杂环化合物是一大类极其重要的有机化合物,通常因具有活性使得其在医药领域拥有十分广泛的应用前景。本文主要对含氮杂环类化合物1,2,3-三唑、吡咯-2-酮、卟啉及可应用于荧光标记的蒽醌二胺类化合物进行密度泛函理论研究。本文首先运用DFT/B3LYP/6-31G*或CAM-B3LYP/6-31+G**方法对1,2,3-三唑、吡咯-2-酮、卟啉以及蒽醌二胺类化合物进行几何结构的全优化,并通过频率的计算确认得到的构型为最优结构。对1,2,3-三唑化合物,以优化得到的基态稳定构型为基础,分别对该系列化合物的前线轨道能级及能隙进行分析;进行了ADCH电荷计算并对该系列化合物的理论吸收光谱和荧光发射波长以及IR光谱进行模拟。通过与HIV-1蛋白酶之间氢键的作用分析,结果表明此系列衍生物有望作为一种显像抗蛋白抑制剂。此外,对β-内酰胺卡宾与3,6-二吡嗪-1,2,4,5-四嗪反应合成产物C的反应机理进行了研究,进一步明确了其合成机理,为以后的该系列化合物的合成提供一定的理论依据。对吡咯-2-酮衍生物,在优化结构的基础上,采用TD-DFT方法讨论了电子激发和发射。使用可极化连续体(PCM)模型在THF溶剂中检查A,B和C的能量。详细研究了分子轨道能级,UV-Vis光谱,热图和荧光性质。此外,基于对HIV-1蛋白酶与化合物C之间的氢键相互作用分析,发现C可与HIV-1蛋白酶的ILE 50形成稳定氢键,这是使复合物稳定的重要因素。对卟啉/四苯并卟啉与蒽醌、噻吩构建的D-A共轭体系进行理论研究。在几何结构优化的基础上通过对4个卟啉衍生物轨道能级的计算、理论吸收光谱以及磷光波长的模拟,发现噻吩是一种使此体系吸收光谱发生红移与变宽的有效片段;四苯并卟啉母环为马鞍形结构,因此导致整个共轭体系不再呈现大平面结构;此D-A共轭体系存在温和的电荷转移过程;另外,通过对三线态的模拟,此系列衍生物的理论磷光波长位于1000～1200 nm之间。对蒽醌二胺类衍生物,同样在几何优化结构的基础上对该化合物进行了轨道能级,UV-Vis光谱,热图和荧光性质的分析,发现A2,B2,C2,D2为强荧光性物质(～600 nm),有望在生物体系中用于荧光标记(追踪药物及作用位点)。