自从Gregory于1835年发现S₄N₄以来,二元硫-氮环状物质一直就是理论和实验化学家所关注的焦点。小的硫-氮环状化合物可以通过对具有超导性质多聚物（SN）_x的蒸发裂解实验或在气相中硫与氮原子的反应得到。含多个氮原子的硫-氮化合物在分解过程中放出巨大的热量,这种物质被称为高能量密度物质（HEDM）,具有作为大量能量存储物质以及爆炸物的实际应用价值,并且因其产物是氮气而具有环保优势。在理论方面,该类化合物具有诸多结构特性以及多样的稳定性,为研究分子稳定性提供了很好的研究对象,而且该类化合物能够很好的诠释了Hoffmann、Schleyer和Schaefer关于“预测分子需要同时考虑热力学和动力学稳定性”这一新论点。平面环状结构富含π电子的性质使其具有芳香性,该研究扩大了芳香性的研究范围。这些都是理论化学发展最基本也是最重要的研究领域。本文中利用密度泛函（DFT-B3LYP）和从头算方法二阶微扰论（MP2）方法着重研究了几种硫-氮环状化合物的几何结构、电子结构、分别基于热力学和动力学上的稳定性以及芳香性。通过对硫-氮S₂N₃⁺环状化合物势能曲面的研究找到两个异构体,1,2-和1,3-S₂N₃⁺异构体。1,2-S₂N₃⁺是实验上已经合成的,而势能面上具有能量最小值1,3-S₂N₃⁺至今无任何报道。根据Hoffmann、Schleyer和Schaefer提出的理论,对于这两种异构环的稳定性还要进一步考察它们在动力学上的表现。通过对各个环在势能面分解路径的研究发现,在热力学上有较好稳定性的1,3-S₂N₃⁺极易分解,而处于亚稳态的1,2-S₂N₃⁺却具有较高的分解势垒,即在动力学可存在性高,实验上也正说明了这一点。1,3-S₂N₃⁺分解成NNS和NS⁺的反应过程是吸热反应,其逆过程就是实验上合成1,3-S₂N₃⁺可能的反应路径。电子结构分析以及核无关化学位移（NICS）计算揭示了S₂N₃⁺的两个环状异构体都具有相当大的6π电子芳香性。五原子环N₅^-、SN₄和S₃N₂²⁺是与S₂N₃⁺具有等价电子的相似物,本文分别研究了它们的几何结构、异构体、势能面上分解路径以及芳香性。在实验中已探测到的N₅^-具有较高的分解势垒,但其较少的能量释放使其不适合做HEDM。具有较高生成热产生的SN₄却因为很低的动力学分解势垒而没有做为HEDM的应用价值。本文首次给出了S₃N₂²⁺的1,2-位异构体。1,2-S₃N₂²⁺在热力学上比在实验中已探测到的1,3-S₃N₂²⁺的能量高16.2 kcal/mol,为亚稳态。分解路径的研究同样证实了1,2-S₃N₂²⁺的势垒要低于1,3-S₃N₂²⁺,动力学稳定性较低。在热力学和动力学两方面都说明了1,2-S₃N₂²⁺的稳定性要低于1,3-S₃N₂²⁺,这一点是与实验相吻合的,再一次证明了动力学稳定性的关键作用。同为五原子环且具有六个π电子的N₅^-、SN₄和S₃N₂²⁺和S₂N₃⁺一样都具有与苯环和C5H5-相似的较强的芳香性,其中N₅^-因为具有相同的原子电负性而显示出最大的芳香性。无论是中性的还是带电的S₂N₄物质在实验中都没有报道过,这是动力学还是热力学的不稳定性的缘故?本文利用“kick”程序对其中性S₂N₄分子势能面上的密度泛函研究发现了十个稳定结构,其中有五个异构体具有较小能量。利用CCSD（T）/6-311+G（3df）的方法计算单点能得出,由六个原子组成的1,4- S₂N₄环是热力学能量最小结构。尽管作为能量上的全局最小,1,4-S₂N₄由于较小的分解成两个N₂S以及N₂和SNNS部分的势垒（分别为6.4和7.6 kcal/mol）而并不能在实验中存在。除了一个1,3-位开链和能量最高的四原子环N（S₂N₂）N,其它的异构体也都具有较小的势垒,这一结论很好地解释了为何实验上没有S₂N₄物质的报道。与平面的环辛四烯一样,平面D2h 1,4-S₂N₄过渡结构被它的角度限制和它的8π电子反芳香性破坏了对称性。NICS分析揭示了D2h 1,4-S₂N₄的最高占据轨道（HOMO） （σ）和HOMO-1 （π）都具有较强的反芳香性贡献。结构的弯曲使这一效果大大减小,也同时增强了弯曲稳定结构的热力学稳定性。本文又研究了一系列与平面1,4-S₂N₄相关的但具有不同π电子个数的物质。几何特征、负的振动频率频个数和HOMO-LUMO能量差都通过电子结构分析作了研究。由于较低的稳定性（低于D2h 1,4-S₂N₄）决定了带电的S₂N₄是不能够在实验中测得到的。