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本文采用量子化学的密度泛函方法,对O-羧甲基壳聚糖和N-羧甲基壳聚糖的可能构型进行了全参数优化,分析了羧甲基壳聚糖的活性位点,对其分子内的氢键进行了研究,并在此基础上建立了羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）相互作用的配位模型。首先,用B3LYP/6-311+（d, p）方法对O-羧甲基壳聚糖和N-羧甲基壳聚糖的构型进行系统的量子化学计算,通过构型优化,频率和键级分析,结合对能量和能带隙的比较,得到了O-羧甲基壳聚糖和N-羧甲基壳聚糖的稳定构型,O-羧甲基壳聚糖的反应活性点集中在-COOH、-OH和-NH2基团上,N-羧甲基壳聚糖的反应活性点集中在-OH和甘氨酸基团-NHCH2COOH上。从羧甲基壳二糖优化后的稳定构型上来看,羧甲基壳聚糖分子内形成O32…H21-O20红移氢键。此外,对羧甲基壳聚糖溶于水的机理进行了理论研究。其次,对于重金属元素Cd（Ⅱ）采用Lanl2DZ赝势基组,对于体系中的其它原子采用B3LYP/6-311G+（d, p）方法进行系统的理论计算。在羧甲基壳聚糖吸附Cd（Ⅱ）的a、b、c和d、e、f六种吸附体系中,通过对空间构型、结合能、电荷转移等参数的比较以及红外光谱的分析,分别确定了N-羧甲基壳聚糖和O-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）相互作用的机理及其位置,羧甲基壳聚糖提供的配位基团分别为羟基、羧基、氨基和环醚。结合计算出的键长值和几何角度,得到了Cd（Ⅱ）与配体形成的配合物a为八原子环的三齿配体,b为四原子环的二齿配体,c则属于六原子环的二齿配体。d为五原子环的二齿配体,金属螯合物e则属于九原子环的三齿配体,f则属于十原子环的四齿配体。从结构角度分析,O-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）的配合体系和N-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）的配合体系相比, O-羧甲基壳聚糖在形成配合物时,提供的配位原子更多,形成的螯环数目也更多。从能量上分析,O-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）形成的配合物的结合能低一些。因此,O-羧甲基壳聚糖对Cd（Ⅱ）的配合能力比N-羧甲基壳聚糖强,生成的配合物也更加稳定。N-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）形成的配合物体系的稳定性为a>c>b。在O-羧甲基壳聚糖与Cd（Ⅱ）相互作用形成的三种体系中,其稳定性分别为f>e>d。