鉴于自由基的重要性，寻找高效、低毒、廉价的抗氧化剂已成为生物，化学，医学等研究领域的重大课题之一。考虑到理论研究抗氧化剂的可行性，本文用量子化学计算方法研究了氧化剂清除自由基的机理，总结了抗氧化剂的结构-活性关系，为寻找、设计新型的抗氧化剂，加速抗氧化剂的筛选，丰富抗氧化剂种类提供了理论依据。 本文通过密度泛函(DFT)理论方法取得以下成果： 1) 传统抗氧化剂的结构-活性关系 研究了黄酮衍生物异黄酮和4-硫代黄酮。计算结果证实genistein清除过氧自由基的结构活性中心的确是B环，这和实验结果是一致的。对提高4-硫代黄酮的A-环的活性，5-OH起到了关键作用。计算的O-H键解离焓(BDEs)合理地解释了4-硫代黄酮清除DPPH自由基的活性差异。 2) 吲哚羟基胺及氮氧自由基的结构-活性关系 吲哚羟基胺(IHs)防止脂氧化的作用和α-生育酚(α-T)相当。它的O-HBDEs揭示羟基胺是其拥有高的抗氧化活性的关键结构因素，取代基的影响很小。吲哚氮氧自由基偶合自由基反应的吉布斯自由能变(△G)等物理化学参数揭示了氮氧自由基的自由基偶合反应的活性位点取决于被偶合的自由基的特性，其活性差异源于取代基的电子特性。为了解释氮氧自由基的脂氧化活性，计算了模型亚油酸的C-H BDEs和羟基胺的O-H BDEs。结果表明羟基胺的O-H BDEs越高，促氧化能力越强，而O-H BDEs的差异可用氮氧自由基取代基的电子特性解释。 3) 杂环化合物C-H键的抗氧化活性研究 本文所研究的杂环化合物的C-H键有着很好的抗氧化活性。Edaravone清除自由基的机理是一步给氢反应，活性中心是2-pyrazolin-5-one，活性位点是4位的C-H键，取代基的影响非常小。1，4-二氢吡啶是极好的抗氧化剂先导化合物，启发我们理论设计了更具有应用前景的抗氧化剂2，6-二乙酯基-1，4-二氢吡啶。