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金属有机化合物由于金属碳键的引入而具有了特殊的氧化还原、导电、催化等性能,因此引起了人们的广泛关注。其中半三明治型金属有机茂合物是一种非常重要的金属有机催化剂,对该类化合物中供体-受体键(如金属-金属键、二氢键等)的成键本质进行理论研究具有十分重要的意义。本论文主要从理论计算方面研究了含第三主族元素形成的M-M(M=B,Al,Ga,In)供体-受体键的双核有机金属化合物的结构及其稳定性。探讨了过渡金属氢化物MH与质子供体HX之间形成二氢键的过程及影响其稳定性的主要因素。所有的构型优化和自然键轨道分析(NBO分析)工作均使用Gaussian09程序包完成。电子密度拓扑分析采用AIM2000、AIMALL、Multiwfn和TopMod程序完成。能量分解分析(EDA分析)采用ADF程序完成。本论文主要包括以下两个方面的内容:1、应用密度泛函理论,在M06L/6-311G(d,p)水平上,对双核有机金属化合物CpM1-M2Cl3(M1,M2=B,Al,Ga,In;Cp=η5-C5H5)的构型及稳定性展开了理论研究。分别对该化合物中供体-受体键(M-M键)进行了 AIM分析、EDA分析及NBO分析。研究结果表明,金属原子M的电负性决定了双核有机金属化合物CpM1-M2Cl3的稳定性和共价特性。如果电子供体中的金属原子电负性大于受体中的金属原子,该供体-受体键更稳定,而且其共价特征更强。同时,M-M供体-受体键的强度和极性是由参与成键的M原子的原子序数决定的。如果M1原子的原子序数小于M2原子,则M1→M2供体-受体键的强度大于M2→M1键。对于同核双金属键(即M1=M2),键的极性随着成键原子的原子序数增大而增强。对于异核双金属键(M1≠M2),M1相同时,键的极性随着M2原子的原子序数增大而增强。2、论文的第二部分工作我们研究了过渡金属氢化物MH(M=Cr,Mo,W)分别与强、中、弱质子供体HX(NH3,H20和HF)反应形成二氢键的过程,并重点研究了影响二氢键稳定性的因素,我们考虑了所有可能的影响因素,包括:质子供体酸性强度,协同配体种类,过渡金属种类。通过对二氢键进行ESP分析,AIM分析,NCI分析及EDA分析,结果表明:过渡金属氢化物MH与HX既可以形成二氢键(MHδ-…Hδ+X)也可以形成“分叉”氢键(M…Hδ+X)。过渡金属种类是影响二氢键的方向性的主要因素。W原子由于富含5d电子因而更容易形成“分叉”氢键而非二氢键。HX的酸性越强,给质子能力越强,形成的二氢键越强。协同配体被羰基取代时,相互作用能减小,二氢键更难形成。对于二氢键而言,相互作用能由HX的给质子能力决定,HX的给质子能力越强,相互作用能越大。