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氢键在生命过程中起着非常重要的作用,是化学和生物中最常见的名词之一。氢键分为分子间氢键和分子内氢键。在理论上,分子间氢键可以利用超分子方法计算其能量。但超分子方法不能用来计算分子内氢键键能。现在,已有几种方法用来计算一些特殊体系中的分子内氢键键能,例如cis-trans方法、ortho-para方法和isodesmic reaction方法。但这些方法都不能应用于计算多肽和蛋白质体系中的N-H…O=C分子内氢键键能。本论文的主要研究任务是设计一种能够计算多肽和蛋白质体系中N-H…O=C分子内氢键键能的新方法(本论文中称为取代法)。在说明取代法的合理性后应用此方法计算α-和β-多肽结构中不同类型的N-H…O=C分子内氢键键能。论文主要内容分为如下几个方面:(1)设计一种计算多肽体系中N-H…O=C分子内氢键键能的新方法。我们用CH2基团取代多肽构象中形成N-H…O=C分子内氢键的NH基团,因此称此新方法为取代法。对一些特殊体系,使用取代法,cis-trans方法和超分子方法计算了氢键键能,取代法计算得到的氢键键能与cis-trans方法、超分子方法的计算结果相符。(2)计算α-多肽和β-多肽中N-H…O=C分子内氢键键能。详细分析了6个α-多肽构象和14个β-多肽构象中N-H…O=C分子内氢键结构特点。应用取代法估算了这20个α-和β-多肽构象中不同类型的N-H…O=C分子内氢键键能。计算结果与这些构象中N-H…O=C分子内氢键结构特点一致。本文的计算结果对深入研究α-和β-多肽构象的空间结构和稳定性有重要参考价值。(3)估算C-H…O=C分子内氢键键能。为了进一步完善我们所设计的取代法,需要估算C-H…O=C分子内氢键键能。我们从每一个含有C-H…O=C分子内氢键的结构中提取一个乙酰氨和丙醛二聚体,利用超分子方法计算C-H…O=C分子间氢键键能。同时我们也计算了C-H…O=C氢键键能在N-H…O=C分子内氢键键能中所占的比例。