本论文主要针对以下三部分内容进行了理论和实验研究，(1)采用密度泛函(DFT)方法对氮杂杯芳烃三嗪化合物和中间体及四氮杂环蕃化合物的电子结构研究；(2)设计了5种新型的四氮杂环蕃化合物，并在实验中合成了它们。(3)对嘧啶环杯芳烃的合成进行了探讨性研究。在B3LYP／6-31G水平，对我们自行合成的氮杂杯芳烃三嗪化合物及中间体，共11种化合物进行了几何优化，得到它们的稳定构型；在此基础上进行频率、电荷分析、布居分析和核磁共振(NMR)等性质方面的计算。(1)得到了这11种化合物稳定的空间构型及空穴大小，为将来的应用提供了不可缺少的理论支持。(2)从理论上证实了这些化合物是可以稳定存在的；得到了这些化合物的反应活性点(活性基团)，为下一步反应如配位等提供了理论基础。(3)计算得出了频率吸收和核磁共振的图谱，并与实验所得数据进行对比，两者吻合的较好，从而证明我们所采用的研究方法对此类大环化合物是可行的，而这些结果和信息实验并未给出。设计了5种新型的四氮杂环蕃化合物，采用相同的量化计算方法进行了计算。其所得信息与上述基本相同，此外：(1)还得出了这些化合物的多种空间构象，并对其稳定性、形成机理作了一些研究；(2)在得出了这些化合物的反应活性基团的基础上，对其中两种结构类似的化合物进行了活性大小的比较，并在最后的实验中证实了这一点。另外，在量化计算所得信息的指导下，合成了这几种化合物，并对传统的合成路线作了改进，同时对化合物进行了IR，~1HNMR，MS方面的表征。我们将表征结果与量化计算所得的IR、~1HNMR图谱进行对比，结果吻合较好；并以量化计算结果为依据，对比实验图谱，发现了化合物13包接水分子这一大环化合物所特有的现象。设计了四种嘧啶环杯芳烃，在实验中合成了一些它们的中间体，对实验条件进行了摸索。对这类杯芳烃后续合成提供了方法