葫芦脲是高度对称的中空刚性分子,是甘脲单元经亚甲基桥联而成的笼状大环化合物,在分子识别、药物载体、催化反应、环境保护等诸多领域有广泛应用前景。但葫芦脲溶解性差、衍生化困难,严重影响了其应用拓展。本文在调研文献的基础上,选择KCl模板法合成葫芦脲这一成熟、有效的方法制备葫芦脲。在实验过程中某特定实验条件下,偶然获得单一组分葫芦[6]脲。针对该结果,论文设计了系列验证实验,确定合成条件,探讨了该实验结果的可重现性。此外,结合课题组前期工作成果,论文采用新工艺条件合成了系列螺旋桨型三环甘脲衍生物,并制备成取代甘脲二醚。首先,研究以自制甘脲为原料,采用KCl为模板,水-盐酸-丙酮分离法进行合成,然而产物葫芦[n]脲(n=5,6,7,8)分布与文献报道不同,通过薄层色谱分析,发现第一次固液分离即得到了单一组分的CB[6]。为了核实、确认该实验结果,论文针对合成过程的关键影响因素,设计实验,考察了反应温度、反应时间和原料质量对反应产生的影响,最终确定了优化工艺条件:甘脲110 g,反应温度108℃,加料完成后升温,回流反应2 h,停止加热,冷却降温过夜,过滤,所得固体用丙酮洗涤,产物为单一组分CB[6]。论文将该条件和文献方法得到的葫芦[6]脲的进行比较,发现本研究方法制得产物中含有大量的模板KCl,产率远远小于通过多步分离得到的CB[6],推测该结果是没有反应完全的一个中间过程。但新的工艺条件省去了繁琐的分离过程,保障了产品的纯度,是CB[6]选择合成的有效方法。根据实验室前期研究,合成三环取代甘脲,对螺旋桨型三环取代甘脲做工艺改进并拓展底物,实现了高转化率的大量合成。以酒石酸二乙酯为原料,与液态烷基胺反应,合成N,N’-二取代甘脲二甲酰胺,环化得到单取代3,7,9,11-四氧-2,4,6,8,10-五氮杂[3.3.3]螺旋桨化合物。接着,论文将上述产物作为原料,在三氟乙酸中用多聚甲醛将其中两对裸露的N-H相连接,形成两个醚键,制备成取代甘脲二醚3,7,9,11-四氧-2,4,6,8,10-五氮杂[3.3.3]螺旋桨。实验结果表明,除了得到目标产物外,还分离得到了取代甘脲三醚和四醚两种结构的副产物,并通过核磁共振和高分辨质谱证明了该推断结构。论文对该反应的工艺条件进行了优化。