哌嗪与1,3-双(溴甲基)-2-硝基苯在高稀释条件下反应生成环状三聚三硝基,四聚四硝基和五聚五硝基哌嗪环烷。与SnCl(2)在酸性条件下的硝基还原产生相应的三氨基和四氨基哌嗪环烷。(1)1 H NMR光谱对硝基哌嗪和氨基哌嗪环烷在30摄氏度下的溶液研究显示对称结构,这归因于快速的构象交换,而四氨基哌嗪环烷的低温研究显示出有趣的动力学行为,表明另外的分子内相互作用。三聚三硝基和三氨基以及四聚四氨基环烷的仔细结晶,产生了适用于X射线衍射研究的晶体。在结晶状态下,氨基官能化的环烷烃表现出非同寻常的环状分子内氢键网络,从而导致固定的3D结构。三氨基三聚体中的氢键导致大环同一侧上的所有三个氨基取向,即rcc构象,而四氨基四聚体折叠成更紧密的壳状构象。在结晶过程中,乙腈客体被封闭在四氨基环烷的空腔中,形成了与著名的Pacman基序非常相似的结晶包合物。模仿某些环状肽和吡咯的行为的折叠是由哌嗪的氨基与叔胺基之间的分子内氢键引起的。