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氮杂环卡宾与铜、银、金形成的配合物因为其特殊物理化学的性质，已广泛用于医药、催化等领域。因此，深入揭示氮杂环卡宾与金属之间的成键具有重要的意义。早在1998年，Boehme和Frenking使用从头计算方法研究了NHC-MCl (M=Cu, Ag, Au)配合物中NHC-M的成键。他们主要研究了NHC-M成键中的-供电子和π-反馈方面。同时他们的结论也包括“氯离子和卡宾的孤对电子竞争金属原子空的s轨道”的分子轨道描述。最近Hashmi等人合成了七种氮杂环卡宾-金-酚类配合物。通过自然键轨道（NBO）方法进一步的分析,他们发现在金-氧和金-氯配合物中卡宾碳、金原子、氧原子或氯原子之间存在3c/4e超键(ω bonds)。ω bonds是Weinhold提出的用共振观点理解三中心四电子键的模型。ω键代表的是在Lewis结构L: M–L1中有nL→σ*ML1强的电荷离域，同样在Lewis结构L–M:L1中存在强的电荷离域nL1→σ*ML。这种成键通常存在于L:-M-:L1的三中心直线型结构中。对于这种存在L: M–L1L–M:L1强的共振，同时每种共振结构都有很高而且相近的共振权重的结构可以用这种3c/4e模型恰当地描述。这种ω成键普遍存在过渡金属配合物中。那么我们能不能用共振型的ω成键模型来更好地理解NHC和MX之间的成键呢？本研究用自然键轨道理论及共振理论研究氮杂环和铜银金的成键。另外，我们还研究了NHC-M成键中π-反馈作用的大小以及在(NHC)2M+体系中不同几何结构对ω键的影响。在本论文中，我们使用高斯09程序在BP86水平上对所研究体系进行优化和NBO/NRT分析（第四章还使用了M06和B3LYP方法）。对于体系中的C、N、H、O、F、Cl、Br等原子我们使用的是6-311++G**基组。对于有相对论效应的Cu、Ag、Au原子我们采用的是赝势基组aug-cc-pVDZ-PP（第四章还使用了LAN2DZ基组）。论文的主要工作有：（1）用自然键轨道(NBO)和自然共振理论(NRT)的方法研究了NHC-MX (M=Cu,Ag, Au, X=F, Cl, Br, OH, NH2, CH3)体系中卡宾碳、金属原子和配体X之间的三中心四电子成键。NBO/NRT结果显示我们研究的每一个配合物都可以看成是由于超共轭引起的NHC: M–X NHC+–M:X-共振杂化体，而且每一种共振结构都有相近的共振权重。进一步的分析我们发现NHC–M和M–X的键级存在互补关系，两者的键级和约等于1。我们重点强调金属周围成键的共振和竞争方面。基于这种成键模型，我们可以通过NBO结果中的NHC:-Au-:Cl成键的%NHC–Au vs.%Au–Cl解释NHC-AuCl配合物中Cl原子易被消去或取代的原因。另外，我们还研究了配体效应，结果显示：修饰NHC对于NHC-M成键基本没有影响，但是体系中的3c/4e可以通过改变辅助配体X来调节。（2）用不同方法（BP86、B3LYP和M06）和基组（aug-ccpVDZ-PP和LAN2DZ），对NHC-MCl（M=Cu, Ag, Au）体系进行了NBO分析，分析其π-反馈作用的大小。结果显示不同方法和基组对二阶微扰能和电荷转移量的影响不同。我们认为电荷转移量的结果更稳定可靠。电荷转移量结果表明在NHC与金属成键时π-反馈作用不能忽略。（3）在BP86计算水平优化了(NHC)2M+（M=Cu，Ag，Au）配合物。结果表明在Ag和Au的配合物中都有氮杂环呈垂直和氮杂环呈平行两种结构，但是在铜配合物中我们只优化出来一种垂直结构。另外，我们还对比了(NHC)2M+和NHC-M+的键能大小，结果显示在(NHC)2M+中NHC-M键能减弱。我们还研究了在银、金配合物中垂直和平行结构对C-M-C键的轨道作用和共振结构和键长的影响。