本论文选择了一种重要的有机化合物-富烯,设计其一系列衍生物,研究这些衍生物形成的氢键、卤键、磷键、硫键和tetrel bond。主要研究成果如下:研究了6-OTX₃-fulvene（T=C、Si和Ge;X=H和F）与氨分子之间形成的tetrel bond。通过与HOTX₃和PhOTX₃形成的tetrel bond对比,探究富烯衍生物作为Lewis酸对tetrel bond的影响,并且探讨了取代基对tetrel bond的影响,试图找到增强tetrel bond的方法。此外,还研究了tetrel bond的形成对富烯环芳香性的影响。结果表明,与HOTX₃和PhOTX₃相比,富烯衍生物形成的tetrel bond更强,故富烯环可以促使-OTX₃基团成为一种良好的电子受体。对于-TH₃来说,tetrel bond强度变化顺序为Si>Ge>C;对于-TF₃来说,tetrel bond强度变化顺序为Ge>Si>C。通过将富烯环上的氢原子替换为吸电子能力更强的CN,可以增强所形成的tetrel bond。虽然在-CF₃体系中没有形成tetrel bond,但CN取代后,-CF₃可形成tetrel bond。Tetrel bond的形成,使得富烯环的芳香性增加。研究了6-OX-fulvene（X=H、Cl、Br和I）与ZH₃/H₂Y（Z=N、P、As和Sb;Y=O、S、Se和Te）形成的氢键和卤键,研究氢键和卤键间的竞争对于电子给体的依赖性。结果表明,随着Z/Y原子质量的增大,这些原子上的负静电势减小,形成的氢键减弱。卤键复合物呈现出的情况要更加复杂。在多数情况下,较重的卤素原子形成的卤键更强,氮族Z原子形成的卤键要强于氧族Y原子。卤键强度随氧族原子质量呈现出O2-fulvene（X=As、Sb、Se、Te、Br和I）与三种含氮电子给体（FCN、HCN和NH₃）形成的磷键、硫键和卤键。通过对比发现,无论对哪一种氮碱,三种作用的强度变化顺序均为卤键>磷键>硫键。无论对哪一种非共价键作用,其作用强度都随着氮碱的碱性增加而增强。FCN和HCN形成的非共价键作用在强度上相差不大,作用能很少超过-6 kcal/mol,但与NH₃形成的复合物则有着较强的作用,特别是对于卤键复合物,作用能可达-18 kcal/mol。对于同一类型非共价键作用,随着中心X原子质量的增加,其作用强度也相应的增加。尽管作用强度存在差别,但这些作用都由静电主导,不过随着作用强度的增加,极化能也起到重要的贡献。这些作用的形成会对6-OXF₂-fulvene分子结构造成影响,特别是NH₃形成卤键时,这时F-X-F与富烯环所在的平面接近垂直。