本文报道了密度泛函理论计算的气相中亮氨酸单体的稳定构象,优化采用B3LYP方法,6-311++g(2d,p)标准基组,同时进行了频率校正。对优化的稳定构象在密度泛函和多体微扰两种理论水平上,分别采用6-311++g(2d,p)和cc-pVQZ基组进行了单点能计算。结果表明：密度泛函理论计算出的两个能量最低构象Ⅰb1和Ⅱb1与实验测出的两种构象一致。用QM/MM方法计算了第一种氢键类型下9种构象的构象能,能量最高的Ⅰa3构象比能量最低的Ⅰb1构象的能量高出大约20kJ/mol,这种能量差异主要是由空间位阻决定的。对Ⅰb1和Ⅱb1构象,采用B3LYP和MP2方法,多种基组进行重新优化,通过比照实验的旋转常数,可以发现Ⅰb1构象用MP2/6-31+g(d)方法优化得到的旋转常数与实验值较接近,而Ⅱb1构象用B3LYP/6-311++g(2df,2p)方法优化得到的旋转常数与实验值更接近。亮氨酸和水分子之间可以通过氢键发生相互作用。本文计算了中性亮氨酸和亮氨酸两性离子与一到两个水形成复合物的稳定构象及相互作用能,并研究了不同类型分子间氢键的相对强弱及它们所对应的特征红外谱图。亮氨酸单体中含有的分子内氢键类型不同时,加水能量最低的区域是不同的。当构象中是第Ⅰ种氢键类型时,在羧基区域加水体系的能量最低。不论第一种氢键类型下的哪种构象,在此区域内的结合能都很接近,也就是侧链烷基对此时的结合能影响较小。而当水加在非羧基区域时,不同构象的结合能差距就较大,这时烷基的疏水作用就会显现出来。第Ⅱ种氢键类型分子内本身有较强的氢键,研究发现此时能量较低的复合物中水出现在离分子内氢键较远的地方。气相中一个水分子不能使亮氨酸两性离子形式稳定存在,两个水分子可以稳定亮氨酸的两性离子形式,但此时形成的复合物的能量都要高于中性亮氨酸与两个水分子形成复合物的能量。中性亮氨酸与两个水分子作用的最稳定结构是两个水与羧基形成了类似四边形的结构,这时电子共轭的范围增加,电子可以更自由的运动,此时体系的能量较低。通过分析体系的结合能发现体系中含有的氢键类型中氢键作用最强的是亮氨酸中羟基上氢与氧原子形成的氢键,这种氢键使O-H伸缩振动频率降低最多。