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作为手性分子在光学透明区特有的一个物理常数,比旋光度和分子的绝对构型有着紧密地联系。但长期以来,由于将比旋光度与绝对构型之间关联方面的困难,限制了它在这方面的应用。近年来,随着量子化学特别是密度泛函理论的发展和完善,这种情形得到了改变,利用密度泛函计算较大分子的比旋光度已经成为可能,这为我们开展比旋光度结构规律的研究奠定了基础。本文以28个杂环分子(部分为柔性分子)为研究对象,采用密度泛函理论计算了它们的稳定构型和比旋光度,讨论了构型变化对比旋光度的影响,这对深入了解比旋光度与绝对构型之间的规律具有重要的理论意义。本文的研究内容及主要结果如下:1、运用密度泛函理论优化了17个刚性分子的几何构型,计算了它们在气相和溶液中的比旋光度。与实验值对比表明,由TDDFT(结合B3LYP泛函和规范不变的弥散基组)理论计算所得的结果和实验值基本吻合;但考虑了PCM溶剂模型后的计算结果与气相相比并没有明显改进,这表明常用的PCM溶剂模型并不能有效地描述溶剂与溶质间的相互作用。2、以环氧丙醇、环已基环氧乙烷等6个柔性分子为研究对象,采用Monte-Carlo方法和密度泛函理论计算了它们的比旋光度。结果显示,除个别分子外,两种方法的计算结果和实验值吻合较好。总结研究结果发现,要计算柔性分子的比旋光度,需要考虑三个因素,即得到影响比旋光度的全局极小值,并能够精确计算每个构象的能量和比旋光度;此外,我们还研究了二面角变化对分子比旋光度的影响,发现二面角的变化能够导致其值大小甚至符号发生改变;对于环已基环氧乙烷和环已基环硫乙烷,它们的二面角变化对比旋光度的影响具有相似的规律。3、运用上述计算模型,以脯氨酸等5个杂环氨基酸为研究对象,分析了它们在水溶液中的构型构象,计算了它们的比旋光度。结果表明,α-氨基酸分子在水溶液中的比旋光度主要由两性离子决定,我们的计算模型所得结果和实验值基本吻合,相比Monte-Carlo方法也有明显改进。对于仅有的一个β-氨基酸,在水溶液中中性分子及两性离子对分子比旋光度均有贡献,但计算结果和实验值有一定偏差。