咔唑是目前研究较为广泛和活跃的有机物之一，分子中含有氮原子，拥有较大的共扼体系和较强的分子内电子转移能力。本文以咔唑为原料，用不同的方法合成了多种咔唑衍生物并对其进行了表征，运用密度泛函理论方法对他们的性质进行了研究。具体内容如下：1.合成了2-氨基-3-(E)-(N-对苯甲基咔唑基-亚甲基氨基)马来腈(S1)等四种咔唑席夫碱衍生物并利用X射线衍射仪、FT-IR、FT-Raman、UV-Vis、1HNMR、MS等对其进行表征。S1属于三斜晶系，空间群Pī。分子内N-苯甲基平面与咔唑基平面的二面角为59.7(3)°，咔唑基与二氨基马来腈基的二面角仅为5.1(3)°。分子内氨基氢与亚胺键上氮原子形成内氢键。S1、S2、S3、S4电子最大吸收波长分别为396、396、325、350nm。这是由于不同的基团对母体电子流动性的影响不同，导致了他们的电子吸收光谱不同。量子化学计算研究表明，B-DFT计算的结构数据与实验值较吻合，误差小于3％。利用TD-DFT计算了气相中的电子吸收光谱与实验值一致。2.对(E)-3-(8-羟基喹啉基-2-基)乙烯基-N-对苯甲基咔唑(L1)的合成、晶体结构、荧光性质等进行研究。L1属于单斜晶系，空间群P21/c。分子中咔唑环和喹啉环二面角仅为2.070(43)°。分子中羟基氢与喹啉氮原子形成内氢键。分子与分子间以“V”和倒“V”型结构单元交错重叠，形成巨大网络空间堆积结构。L1电子最大吸收波长位于358nm (DMF溶剂中)，最大发射波长位于464nm (DMF溶剂中)。L1电子吸收光谱及发射光谱对溶剂的极性较敏感。在丙酮和甲醇溶液中荧光发射峰分别位于473、475nm，在乙醚、乙酸乙酯、二氯甲烷和乙醇溶液中，L1的荧光发射峰分别位于402、387、391、387nm处。研究不同金属离子对L1的吸收光谱和发射光谱的影响表明，Cd2+的影响最大，这是由于Cd2+与L1形成1:2型的配合物。理论计算表明CAM-B3LYP理论水平计算的光谱数据与实验值吻合。3.3-(1H-咪唑[9,10-d]菲醌-2-基)-N-对苯甲基咔唑(C1)等含咪唑环的咔唑衍生物的合成及表征。紫外可见吸收光谱实验表明，C1、C2、C3的最大吸收波长分别为398、375、372nm。理论研究发现，C1、C2中除N-苯甲基外，其它原子基本处于同一平面，C3分子中二个苯基间夹角为30°。由于取代基不同，分子内电荷流动性不同，造成吸收光谱有所差异，化合物的反应性能也不同。4.合成了系列3-(4,5-二氰基-1H-咪唑-2-基)-N-对苯甲基咔唑(Sa)等化合物，利用X射线衍射仪、FT-IR、UV-Vis等进行了表征。发现了一种高效率的催化剂，可以催化二氨基马来腈席夫碱关环生成含咪唑基的衍生物。与许多文献报道的催化剂相比，效率高、用量少、条件简单。