激发态质子转移（ESPT，包括分子内和分子间）是光化学和光生物过程中最基本的反应之一，其中激发态分子内质子转移简称为ESIPT。激发态质子转移在物理、化学和生命科学等领域有着广阔的应用前景，也是目前科学研究的热点之一。本论文采用DFT（Density functional theory）和TD-DFT（Time-dependent density functionaltheory）等理论方法对氮杂芳环的基态和激发态质子转移进行了系统的理论研究。主要研究结果如下：1.我们采用DFT和TD-DFT方法在B3LYP/6-311++G**的理论水平上对两种双吡咯衍生物（DPP和DPDCP）以及它们与氟离子的氢键复合物的基态和激发态几何结构、前线分子轨道、光吸收和荧光发射等性质进行了理论研究，并讨论了溶剂化效应对分子体系光谱性质的影响。研究发现：（1）就双吡咯衍生物氢键型复合物而言，吸电子基-CN的引入促进了明显的分子内电荷转移，受体分子与阴离子间的氢键作用增强，复合物吸收光谱大幅红移。（2）在激发态双吡咯衍生物氢键型复合物中由于-CN的引入受体分子与阴离子间发生明显的激发态质子转移，这一过程能够降低第一单重激发态（S₁）与基态（S₀）间能隙差，促进单重激发态（S₁）和基态（S₀）之间的内转换过程，从而引起荧光猝灭。这为阴离子荧光传感器的设计提供新的理论依据。2.在B3LYP/6-311++G**和TD-B3LYP/6-311++G**水平上对腺嘌呤单体及水合物五种异构体的基态和激发态分别进行了计算研究，对其可能发生的三种分子内质子转移种路径[Ⅰ （AamN（9）H→AimN（9）H）、 Ⅱ （AamN（7）H→AimN（7）H）、 Ⅲ（AamN（9）H→AamN（3）H）]分别进行了讨论。研究表明：（1）当体系处于基态时，腺嘌呤异构体相对稳定性顺序AamN（9）H＞AamN（7）H＞AamN（3）H＞AimN（9）H＞AimN（7）H。（2）在以上三种路径中，孤立腺嘌呤分子基态直接质子转移都是通过四元环状结构的过渡态实现。我们知道了路径Ⅰ（AamN（9）H→AimN（9）H）的质子转移能垒为1.99eV，路径Ⅱ（AamN（7）H→AimN（7）H）的质子转移能垒为2.06eV，路径Ⅲ（AamN（9）H→AamN（3）H）的质子转移能垒为0.93eV，因此我们得到三种路径中路径Ⅰ的质子转移更容易发生。（3）当水分子参与腺嘌呤质子转移时，三种水合物质子转移都是通过六元环状结构的过渡态实现。水合物过渡态六元结构环的形成改变了质子转移的反应途径，质子转移由分子内的直接转移过程变为通过水分子的质子交换传递过程，转移能垒小于直接质子转移过程。（4）在三种腺嘌呤质子转移路径中,孤立腺嘌呤分子激发态质子转移也是通过四元环状结构的过渡态实现,且激发态质子转移能垒比基态质子转移能垒都低，因此激发态能促进分子内质子转移。另外，激发态下水分子的参与能够降低路径Ⅰ和路径Ⅲ的水合物分子内质子转移能垒，而路径Ⅱ的水合物分子内质子转移能垒却有所提高。