Можно ли многостороннюю куплю-продажу квартир оформить одним договором?

Для подстраховки вы можете со всеми участниками сделки составить предварительный договор. В этом договоре можно предусмотреть, что все участники сделок рассматривают все как одну сделку. А теоретически можно и один договор мены: продавец большой квартиры меняет ее на две маленькие, продавцы маленьких квартир меняют их на деньги, хозяева денег меняют их на большую квартиру. (дело в том, что с точки зрения гражданского права и квартира в собственности, и деньги- это все имущество). Проблема только в том, чтобы все звенья цепи были готовы ко дню договора, а вот этого как раз вы достичь сможете с большим трудом.

Две разные сделки оформить единым договором никак нельзя.

Стороны в договоре будут различными и не связаны общей собственностью.

У Вас по сути альтернативная сделка. Одним договором оформить нельзя, т. к. при продаже Вы будете выступать продавцом, а при покупке - покупателем. Вы совершаете 2 разных юридических действия, соответственно со стороны продавца и покупателя вы будете нести разные права и обязанности. Т. е. регистрация прав в рег. палате будет проходить по каждой квартире отдельно и со 99,9% вероятностью они многосторонний договор с путаницей в сторонах просто не примут.
Для того, чтобы Вам получить какую-то гарантию в проведении данной сделки, Вам необходимо использовать другие методы, т. е. например
- провести подписание договоров в 1 день
- оформить с одним из покупателей предварительный договор купли-продажи, где будут прописаны условия заключения самого договора купли-продажи
- указать особые условия доступа к банковской ячейки и т. д. и т. п.

и т. д.