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多酚和类胡萝卜素是自然界广泛存在的两类天然抗氧化剂，可以通过清除活性氧自由基发挥抗氧化作用。本文采用稳态吸收光谱和纳秒时间分辨吸收光谱，研究了多酚类化合物（异黄酮大豆素和染料木素）由光氧化引发以及类胡萝卜素(β-胡萝卜素、斑蝥黄素和虾青素)和多酚类化合物反式白藜芦醇由羟基自由基(·OH)引发的抗氧化自由基反应动力学。通过对反应速率常数、产物自由基稳定性以及抗氧化作用位点等的分析，深入揭示了多酚和类胡萝卜素这两类天然抗氧化剂的抗氧化自由基反应的分子机制和结构-活性关系。论文主要研究内容总结如下: 1.大豆素和染料木素的光氧化自由基反应动力学 通过时间分辨光谱并结合量化计算对比研究了大豆素和染料木素两种异黄酮的脱质子形式由光氧化引发的自由基反应动力学。结果表明，光氧化大豆素的酚氧阴离子先产生不稳定的中间态自由基，随后通过分子内电子转移反应生成相对稳定的自由基;异黄酮染料木素的酚氧阴离子光氧化后直接生成自旋密度在整个分子骨架上离域的稳定自由基;染料木素的5位羟基起到增强4位酚羟基抗氧化活性的作用。这些结果解释了染料木素远高于大豆素的抗氧化活性的原因。 2.类胡萝卜素分子与·OH的自由基反应动力学 "Photo-Fenton"试剂N-羟基-2-硫吡啶在355 nm激光光解条件下可均裂生成·OH和吡啶硫自由基(PyS·)。采用激光光解技术研究了N-羟基-2-硫吡啶光解生成的自由基（·OH和PyS·）和类胡萝卜素（β-胡萝卜素，虾青素，斑蝥黄素）的自由基反应动力学。光谱和动力学数据显示，β-胡萝卜素与·OH通过氢转移反应生成β-胡萝卜素中性自由基β-Car(-H)·。该物种的光谱峰值吸收在～750 nm，寿命～150ns。β-胡萝卜素与PyS·发生加成反应生成加成产物自由基[β-Car...PyS]·峰值在～520 nm，寿命为～3.0μs。观测斑蝥黄素和虾青素（与β-胡萝卜素相比，这两种分子4-4-氢原子均被酮羰基取代）与·OH的反应动力学，未发现它们与·OH之间发生氢转移反应生成的中性自由基。斑蝥黄素和虾青素主要通过与PyS·加成反应生成加成产物自由基[Car...PyS]·。蝥黄素和虾青素与·OH发生氢转移反应的能力比β-胡萝卜素低，原因可能是(1)4/4-H是类胡萝卜素发生氢转移反应的主要作用位点;(2)4/4-H被酮羰基取代降低了整个分子以氢转移方式清除自由基的能力。研究结果为进一步揭示类胡萝卜素分子在生物体中抗氧化自由基反应的分子机制提供了实验依据。 3.反式白藜芦醇和·OH的自由基反应动力学 采用时间分辨激光光解技术研究了反式白藜芦醇与N-羟基-2-硫吡啶光解生成的自由基（·OH和PyS·）之间的反应动力学。光谱和动力学的结果显示，反式白藜芦醇与·OH反应生成一个吸收光谱在～360 nm，寿命约为几个微秒的光谱组分，初步推测为反式白藜芦醇和·OH之间发生加成反应生成了自由基加成产物。另外，实验中还观测到反式白藜芦醇存在时，PyS·的生成量减少，可能是反式白藜芦醇与PyS·之间也发生了自由基清除反应，详细反应机制的研究正在进行中。