مطالعات تئوری شامل بررسی های ساختاری، انرژی برهمکنش و انرژی تشکیل بر روی تعدادی از مشتقات N-هتروسیکلیک کاربن(NHCR)((R=H,F,Cl,Br,CH3 و متالوسن های فلزات سنگین گروه دومCa) (Ba, Sr, با استفاده از روش های M06 و M05-2X و با استفاده از مجموعه پایه های def2-SVP و def2-TZVPانجام شد.نتایج محاسبات در توافق با داده های تجربی به خوبی نشان داد که کمپلکس های کلسیم از حالت1+1 و کمپلکس های2+1 در حالت Sr و Ba به ترتیب در حلال های بنزن و تولوئن تشکیل می شوند.همچنین برای بررسی خصلت پیوند C→M در این ترکیبات آنالیز های NBO، AIM وEDA با استفاده از روش های فوق انجام شد. نتایج نشان داد که در این کمپلکس ها سهم برهم کنش های الکتروستاتیکی در پیوندC→M بیشتر از بر همکنش های کوالانسی بوده وسهم آن بیش از 50% می باشد.