天然气水合物是笼状化合物的一种特殊类型。水合物中不同的客体分子在主客体之间有不同的相互作用。为了分析碳氢化合物水合物中主客体相互作用的特征，采用量子化学法研究了乙烷、乙烯和乙炔三种客体分子的结构、相互作用能和C-C键拉伸振动频率。讨论了客体分子在水笼中的存在形式，揭示了主客体相互作用的机理。结果表明，客体分子占据T型笼后，与之前相比，T型笼会略微膨胀或收缩，客体分子的原子间距会减小。通过能量分析发现，主客体相互作用能（eHostguest）的顺序为：et-cage乙烯<ET笼乙烷<ET笼乙炔，添加色散校正增加了主客体之间的相互作用能。能量分解结果表明，C原子的杂化模式对水合物的主客体相互作用有很大影响。随着Aristole~3sp~2SP中客体分子中C原子的杂化模式的出现，客体分子与水笼之间的静电相互作用先略有减小，然后增大，色散效应逐渐减小。与未被占据的t型笼相比，乙烷占据t型笼后，C-C键的拉伸振动频率增加了6.79巴，乙烯和乙炔占据t型笼后，C-C键的拉伸振动频率分别降低了5.86巴和15.87巴。