氢键作为氢供体和氢受体形成的一种分子间或分子内的弱相互作用，在光物理、光化学、光生物等众多领域中都发挥着非常重要的作用。例如分子荧光猝灭、激发态质子转移、分子间电荷转移过程等。咔唑及其衍生物是一类很重要的含氮芳杂环结构的化合物，分子内含有较大的共轭体系与较强的分子内电子转移，此类衍生物与某些极性溶剂混合在光激发条件下极易形成分子间氢键，这些特点都成为近些年来科学家们特别感兴趣的研究课题。Samita Basu等人的科研团队采用实验方法测量了咔唑类衍生物MTC(5-Methoxy-1-keto-1,2,3,4-tetrahydro-Carbazole)和TDCO(5,6,7,9-Tetrahydro-[1,3] di-oxolo[4,5-h]carbazol-8-one)氢键体系在多种极性溶剂中的稳态吸收、稳态荧光和时间分辨荧光寿命，并指出MTC与TDCO光谱在极性溶剂中发生红移现象是由于氢键作用引起的，但没有给出氢键的具体作用机制。　　在本文中，采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)量子化学方法对两种咔唑类衍生物MTC和TDCO氢键体系进行理论模拟，深入研究氢键对体系基态和激发态的影响，建立咔唑类衍生物光谱频移的氢键作用机制。　　首先在泛函B3LYP、CAM/B3LYP、PBE0下对MTC单体及MTC-水分子，乙醇分子氢键复合物进行理论计算，通过对吸收光谱的数据分析，并与Samita Basu等人实验测量数据比对，我们选取最优泛函为B3LYP。在最优泛函(B3LYP)下选用合适的基组对MTC单体及氢键复合物、TDCO氢键复合物体系基态、激发态几何构型进行优化，得到相关键长、红外光谱，同时对以上体系进行能量计算，得到了相应的电子激发能、吸收光谱和荧光光谱等光物理信息。通过对键长、红外光谱振动峰值及光波波长的分析可得，在氢键复合物中由于氢键的形成，对体系吸收光谱和荧光光谱产生影响并伴随光谱红移现象，同Samita Basu等人得到的实验结果相印证。并就MTC-水复合物的理论计算结果相比Samita Basu等人实验中MTC单体与一个水分子形成氢键复合物的分子构型下测量结果有很大偏差的问题，对MTC与不同个数水分子结合形成氢键复合物进行详细计算。分析比较理论与实测结果发现，MTC分子与三个水分子形成氢键复合物的理论计算结果和实验结果最为符合。进一步对结合相同个数水分子在不同位置形成氢键的几何构型进行研究发现，对荧光光谱红移产生主要影响的因素归根于氢键复合物中 C＝O键形成氢键的数量，也就是C＝O┄H─O键。研究TDCO氢键复合物体系，当分子仅在不同极性溶液溶剂化作用时，吸收光谱变化情况可以显示分子受溶剂极性影响极小。然而TDCO分子与水分子、乙醇分子形成氢键复合物后，由于氢键的形成，激发态氢键长度的改变、吸收光谱和荧光光谱均有红移，这些都可以说明在电子激发态氢键是加强的。