非共价键在生物化学中扮演者非常重要的作用,通过实验手段分析这些生物活性分子的非共价键成键机制,为进一步理解非共价键在蛋白质的结构稳定、药物与受体蛋白结合位点提供实验依据。非共价键种类繁多,行为复杂,至今仍然有很多相互作用没有被彻底理解归纳,甚至有些非共价键还从未被实验证实。本论文应用傅里叶变换微波光谱结合量子化学理论方法对硫醚类、氟化芳香环、苯并呋喃三类生物活性分子的非共价键形成机制展开研究,主要内容有:论文第一章介绍了非共价键的发展历史,非共价键由最初的笼统的认识到现在定义了各种各样非共价键。生命的生理过程与超分子息息相关,非共价键在决定这些超分子的结构起到关键性作用。蛋白质与生物活性分子结合发挥生理作用也与非共价键密切相关,基于此可以用于指导药物设计。第二章首先介绍了转动光谱的基本原理,解释了其为什么能够精确测定分子结构。随后,介绍了测量分子转动光谱的技术手段傅里叶变换微波光谱仪的技术流程。二硫键是蛋白质的重要结构之一,与蛋白质的折叠和结构稳定有关,二硫键有关的非共价键作用的光谱实验研究还未见相关报道。本论文选取甲基烯丙基二硫醚和二乙基二硫醚为模型体系,系统研究了它们与水、甲醛和甲酰胺间的非共价相互作用（第三章）。测定了甲基烯丙基二硫醚的两个构象结构,确认了分子存在分子内的S···π和CH···π非共价键作用。研究了甲基烯丙基二硫醚···水1:1团簇和二乙基二硫醚···水/甲醛/甲酰胺1:1团簇的非共价键作用方式,获得了非共价键的结构。证明了气相中二硫键与这些小分子的作用方式都是XH···S-S（X=O,C,N）氢键作用。以实验转动常数为基准,评估了不同量子化理论计算方法的优劣对于S-S氢键的计算精度。在药物分子中引入氟原子可以增加亲和力、增强甚至改变其和受体蛋白结合方式,这都与分子间的非共价键密切相关。为此,本论文使用傅里叶变换微波光谱仪结合量子化学理论计算测定了2-三氟甲基吡啶和1,2,3,4-四氟苯与水的1:1的团簇最稳定构象的非共价键作用位点和类型,测定了氢键的精确结构（论文第4章）。并与相关同系列的氟化芳香环进行对比归纳,总结了氟化效应对吡啶和苯的非共价键成键机制的影响。苯并呋喃环是天然药物和合成药物中一种常见的核心结构,其衍生物展现出多种多样的生物活性,这可能与其有多个非共价键作用位点有关,能与多种受体蛋白结合。本论文论第5章论述了利用转动光谱分别对2,3-苯并呋喃···水/甲醛的1:1团簇中分子间的非共价键成键机制展开研究的结果。首先,量子化学理论计算指出这两种团簇尤其是2,3-苯并呋喃···甲醛团簇中有很多个能量非常接近构象,而且非共价键种类和作用位点丰富。但是最后实验中只观测到一种构象,这是由分子构象间弛豫造成的,该构象的精确结构最后被测定。在2,3-苯并呋喃···水的转动光谱实验中观测到了两种构象,两种构象的都是通过氢键结合在一起,但是其氢键的类型和作用位点却是迥异的。