含硫五元杂环是许多具有生物活性的天然化合物和药物活性中间体的重要组成部分。这些化合物的活性,特别是在气相中的活性,与其和受体间的非共价相互作用特性直接相关。然而,目前关于含硫五元杂环的非共价相互作用的研究显得较少。在气相中研究分子复合物,可以避免溶剂化、晶体效应等因素的干扰,获得详细的非共价相互作用信息。转动光谱是研究分子复合物的可靠实验手段,具有很高的检测灵敏度和光谱分辨率,是探究气相中非共价相互作用最直接和有效的手段。基于此,本论文利用傅里叶变换微波波谱方法探究了含硫五元杂环的非共价成键特征,选取了2-噻吩甲醛、噻唑、四氢噻吩-3-酮三种化合物作为研究对象,研究了它们与水所形成复合物的转动光谱,结合量子化学理论计算,表征了复合物的构象、几何结构和作用能量,揭示了它们和水之间的非共价相互作用的结构和能量特征。具体内容如下:论文第一章为绪论,概述了含硫五元杂环的非共价相互作用研究的进展、转动光谱的理论和实验技术以及量子化学理论计算方法,并指出论文的研究目的和意义。第二章至第四章为本论文的主要研究内容,分别阐述了2-噻吩甲醛-水复合物、噻唑-水复合物和四氢噻吩-3-酮-水复合物的研究结果。2-噻吩甲醛-水复合物:利用MP2/6-311++G（d,p）理论计算方法对2-噻吩甲醛-水复合物可能的构型进行了结构优化及频率分析。随后利用傅里叶变换微波波谱仪对2-噻吩甲醛-水复合物的不同构型进行了转动光谱收集。光谱分析确认了该复合物的两个稳定构型。这两个构型分别是2-噻吩甲醛单体的cis和trans构象与水作用形成的稳定结构（记为cis-w-1和trans-w-1）,实验测定的cis-w-1和trans-w-1的布居比为4:1。此外,实验还分别测定了这两个构型H218O、DOH、HOD和D2O同位素的转动光谱。根据实验光谱参数确定了cis-w-1和trans-w-1构型的结构参数。借助NCI、QTAIM以及NBO理论方法,认识了这两个构型中的非共价相互作用,它们均包含了一个O―H···O强氢键和一个C―H···O弱氢键。通过SAPT能量分解分析,获得了这两个构型的相互作用能为-22.5 k J·mol-1和-26.5 k J·mol-1,且主要来自于静电相互作用。噻唑-水复合物:利用超音速射流傅里叶变换微波波谱和理论计算,研究了噻唑与水复合物的结构和非共价相互作用。实验测定了复合物的一个构型,对应理论预测能量最小值的结构。此外,还测定了该构型9个同位素异构体的转动光谱,包括噻唑分子上重原子的5个单取代同位素(34S、13C和15N)和水的4个同位素(H218O、DOH、HOD和D2O)。并且根据实验拟合的光谱参数测定了该构型的几何结构。NCI、QTAIM以及NBO分析表明,在测定的构型中,水和噻唑之间由一个N···H―O氢键连接。SAPT能量分解分析表明该测定构型的非共价相互作用本质上是静电相互作用,其总相互作用能为-25.1 k J·mol-1。四氢噻吩-3-酮-水复合物:以B3LYP-D3（BJ）/def2-TZVP方法优化了四氢噻吩-3-酮与水复合物的结构。利用超音速射流傅里叶变换微波波谱研究了其构型结构和非共价相互作用。实验确定了理论上能量最小值的结构。此外,还测定了该构型的2个氧同位素(H218O和C=18O)的转动光谱,获得了详细的几何结构信息。通过NCI、QTAIM以及NBO分析,显示了四氢噻吩-3-酮和水之间由一个O―H···O（C=O）氢键和一个C―H···O（H2O）氢键连接。两个分子间的相互作用能为-23.3 k J·mol-1,并且静电相互作用是主要吸引力。第五章总结了本论文的研究结果,并且对后续待解决的问题进行了展望。