1968年平面四配位碳的概念初次被提出,随后1970年Hoffmann等理论设计出第一个平面四配位碳（pTC）分子,这类具有奇特电子特性和反传统的拓扑结构的平面四配位碳分子引起了大量的实验和理论化学家的兴趣,但是,该类体系的成功设计受到了中心原子及配体间严格的电子效应和立体效应的限制,导致目前pTC分子的增长缓慢。研究平面四配位碳分子的结构和稳定性有助于人们更好的理解成键性质和规则及为寻找可能的实验制备方法提供理论参考,也可以为高维度材料平层构建提供建筑基元和设计思路。本论文基于文献已报道的稳定骨架,利用密度泛函方法探索引入O/S桥键在设计新型平面四配位碳分子的可能。研究体系包括氧硫桥连稳定的过渡金属四配位碳分子和硫桥连稳定铝四配位碳分子。本论文的主要研究内容如下:1.首次研究了氧硫桥连稳定的过渡金属四配位碳分子CM₄X₄ⁿ（M=Ni,Pd,Pt,Cu,Ag;X=O,S）体系。尽管其pTC结构不是势能面全局极小值结构,但此结构具有良好的双重芳香稳定性。平面CNi₄O₄团簇对比之前已报道的氢化金属骨架的CNi₄H₄和氯化金属骨架的CNi₄Cl₄,发现其原子化能AE、离域性的分子轨道能量和核独立化学位移NICS（1）等均最利于体系稳定。AdNDP轨道显示,CNi₄O₄团簇具有良好的双重芳香性,相较于CNi₄H₄和CNi₄Cl₄也存在更多的局部离域轨道。这均说明氧桥连稳定的过渡金属四配位碳分子更合理,推断出含平面四配位结构的CNi₄O₄在实验中应用的前景可能更好。利用Ni-O桥连骨架构建含有pTB结构的π芳香性团簇BNi₄O₄^2-,此平面结构为其热力学最稳定结构。且表现出比Ni-H桥连骨架和Ni-Cl桥连骨架稳定的B团簇更优的结合能AE、NICS值和AdNDP轨道等特性,这均验证Ni-O桥连骨架的潜在优势。2.首次报道研究了硫桥连稳定的铝四配位碳分子CAl₄S^-及CAl₄S₄ⁿ（n=0,1,2）。在B3LYP/def2-TZVP水平下,利用单硫桥连铝四配位碳,设计出含有pTC的CAl₄S^-,此18价电子结构的热力学和动力学稳定性均良好,表明其在实验中被捕获的可能性极大,这一结果也验证了18价电子计数规则对平面四配位碳结构的有效性。在CAl₄S^-的基础上继续增加桥连的硫原子,设计得到拟平面C_4V CAl₄S₄ⁿ（n=0,1,2）,其中中性CAl₄S₄在三团簇中能量最低（中心碳原子高于Al平面0.223?,S原子低于Al平面0.230?）,同时为含有双重芳香性特性的热力学最稳定结构,探究其稳定性的成因,为将其推广为新型2D材料提供新思路。