结构新颖的平面多配位碳分子的设计对化学家们来说是一项巨大挑战。1970年Hoffmann提出“平面四配位碳”的概念,由此开启了平面多配位碳化学新方向。半个世纪以来,在科研工作者的不懈努力和严谨探究下,平面多配位碳化学已由传统的平面四配位碳（planar tetracoordinate carbon（pt C））拓展至平面五配位碳（planar pentacoordinate carbon（pp C））、平面六配位碳（planar hexacoordinate carbon（p6C））,而且提出系列平面多配位碳化合物的设计策略及其电子数规则。本论文采用量子化学理论方法,设计并预测了新型的14和16价电子CLi Al₂E和CLi₂Al E（E=P,As,Sb,Bi）pt C体系、18价电子CO₂Li₃⁺pp C超碱金属阳离子以及14价电子CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K,Cu,Ag,Au）pt C超（或拟）碱金属阳离子体系,进一步丰富了平面多配位碳化学。全文共分为六章:第一章、介绍平面多配位碳化学的研究概况及本文的研究内容和意义。第二章、介绍平面多配位碳化合物研究的相关理论基础和计算方法。第三章、理论预测了16和14价电子平面四配位碳化合物CLi Al₂E和CLi₂Al E（E=P,As,Sb,Bi）。在本章,我们以文献报道的pt C全局极小结构C_2vCAl₃E（E=P,As,Sb,Bi）为起点,利用Li原子与Al原子的成键相似性以及削减配体孤对电子的策略,设计了新颖的pt C体系CLi Al₂E和CLi₂Al E（E=P,As,Sb,Bi）,并研究了体系的稳定性和成键特征。研究结果表明:16和14价电子（ve）的CLi Al₂E和CLi₂Al E（E=P,As,Sb,Bi）体系,具有良好的热力学和动力学稳定性。成键分析表明这些平面四配位碳化合物具有2?+6σ双重芳香性,8电子结构使得中心碳原子满足八隅律。本研究进一步完善了18ve,16ve,14ve和12ve的CLi_nAl_3-nE（E=P,As,Sb,Bi;n=0-3）pt C体系。第四章、理论设计平面五配位碳超碱金属阳离C_2vCO₂Li₃⁺。本章中我们设计了D_3hCO₃Li₃⁺和C_2v COLi₃⁺的一个过渡结构——CO₂Li₃⁺。D_3h CO₃Li₃⁺是目前发现的唯一的p6C全局极小结构,削减p6C D_3hCO₃Li₃⁺结构中的两个O原子,可形成pt C全局极小结构C_2v COLi₃⁺,如果我们只从p6C D_3hCO₃Li₃⁺中削减一个O原子,则得到pp C C_2vCO₂Li₃⁺。研究结果表明,含有pp C的CO₂Li₃⁺是势能面上的全局极小结构。CO₂Li₃⁺的VEA值为3.08 e V,低于Cs原子的电离势3.89 e V,属于超碱金属阳离子。本工作完成了pt C,pp C,p6C的CO_nLi₃⁺（n=1-3）超碱金属阳离子系列研究,进一步拓展了pp C超碱金属化学领域。第五章、理论预测了14价电子的平面四配位碳超（或拟）碱金属阳离子CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K,Cu,Ag,Au）。我们采用碱金属阳离子Li⁺,Na⁺,K⁺和过渡金属阳离子Cu⁺,Ag⁺,Au⁺来修饰CBe₄^2-基本结构单元,得到稳定的平面四配位碳超（或拟）碱金属阳离子。我们对CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K,Cu,Ag,Au）体系的结构和性质进行了系统探究,结果表明:含pt C的C_2v CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K,Cu,Ag,Au）为体系势能面上的全局极小结构,具有良好的热力学稳定性。成键分析表明,中心碳原子和Be₄环形成了3个五中心二电子（5c-2e）σ键及1个?键,它们同外围的3个Be-M-Be三中心二电子（3c-2e）σ键共同维持体系的稳定。值得一提的是,CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K）三种阳离子的VEA值低于Cs原子的IP（3.89 e V）,具有超碱金属性,而CBe₄M₃⁺（M=Cu,Ag,Au）体系的VEA略大于3.89 e V,可认为是拟超碱金属阳离子。本工作理论设计了新颖的14价电子的平面四配位碳超（或拟）碱金属阳离子CBe₄M₃⁺（M=Li,Na,K,Cu,Ag,Au）,进一步拓展了pt C超碱金属研究领域。第六章、总结了本论文所开展的研究工作及其对于平面多配位碳化合物研究领域的意义。