溶液中的化学反应，比如酶的催化，已经被研究了将近一个世纪，但是由于其复杂性和重要性现在仍吸引着人们不断进行实验和理论的研究。在理论方面，人们试图挑战把应用于气相化学反应的量子力学从头算方法过渡到凝聚相，然而对于大体系比如蛋白质和核酸，就算使用当今最高效的线性标度电子结构计算方法进行化学反应的动力学模拟也是不可能的。但是好在大多数体系中参与反应的关键部分直接涉及到的原子很少，体系中的大部分区域并不需要在量子力学的精度上计算。因此人们发展了各种多层次杂化方法来处理这样的大体系，而杂化量子力学/分子力学(QM/MM)的动力学方法就是其中之一。这种方法把直接参与反应的部分或者说溶质部分在量子力学水平上计算，而其余部分作为环境使用原子分辨的分子力场计算。　　本文的第一章将简略阐述量子力学/分子力学杂化的分子动力学方法。其中对于第一性原理计算的量子力学部分，主要叙述了当前计算效率和精度都占优的密度泛函方法，它的理论基础，计算框架和一些常用泛函形式。对于分子力学部分主要介绍目前应用比较广泛的力场形式，和经典的动力学算法。随后简介了当前最新的QM/MM动力学方法。　　静电相互作用在生物化学反应的动力学模拟中发挥着十分重要的作用，它不仅对于稳定过渡态起到很大作用，还使得长时间模拟的稳定性得以保持。在经典的基于分子力场的动力学模拟方法中，静电相互作用已经被研究得比较成熟了，人们甚至发展出了线性标度（静电能的计算消耗与系统的尺度成线性关系）的静电相互作用计算方法。但是在杂化量子力学/分子力学方法(QM/MM)中，这方面的研究还很不成熟。在QM/MM方法中静电环境影响着溶质的电子结构极化，对于溶液中大分子的稳定性起到十分重要的作用，很多时候静电环境还能改变酶催化反应速率。因此发展精确计算QM/MM方法中的静电相互作用的方法对于生化反应的模拟来说非常关键。　　因此第二章将详细介绍我们发展的QM/MM体系中在周期性边界条件下的长程静电相互作用计算方法的理论背景，思想，计算细节和测试结果。其中引进了经典分子动力学方法中使用的粒子-网格Ewald算法，Fourier变换，B-样条插值方法等加速计算。在对QM的周期性镜像的处理中我们使用了三个近似，使得计算大为简化，最后我们还对非中性体系的处理做出了一些尝试，并以一个带电体系进行了测试。　　在传统的QM/MM方法的能量函数中通常只包含量子力学部分的能量，分子力学部分的能量，以及两部分之间的静电相互作用能。而对于边界附近原子之间的短程Pauli排斥是没有考虑的，或者只是修正一下Van der Waals相互作用的参数使其能量符合全量子力学计算的能量。然而Pauli排斥是一个电子层次的作用，它来自于体系中具有相同量子数的两个态不能存在在同一空间。它强烈地影响着体系的电子结构从而也影响体系的电磁性质。而Van der Waals是一个原子分辨的相互作用，对其参数修正并不能改变QM部分的电子结构，因此就算对它的参数修正后可以重复出全量子力学计算的能量或者几何结构也未必能反映出真实的Pauli排斥作用对电子结构的影响，那么在涉及电子层次的计算中仍然没有太大改进。　　第三章，我们通过对几个简单体系的能量以及偶极的测试，阐述了Pauli排斥作用的缺失会造成怎样严重的计算误差，紧接着我们提出一种在QM/MM计算中加入半经验的Pauli排斥作用的方法，即在每个原子上人为加一个Pauli作用势，其形式类似于赝势，直接作用于电子，影响QM部分电子结构的变化，然后以能量为参考，通过极小化QM/MM计算的能量和全量子计算的能量差，我们可以拟合出Pauli排斥势的参数，用这些带拟合参数的势可以用来模拟边界附近原子之间的Pauli排斥相互作用。　　在最后一章里，我们总结了前面提到的方法，并对这些方法今后的发展方向及其在生物化学等领域的潜在应用做了预期。