三、脂环烃的性质

(一)物理物质

脂环烃的物理性质与链烃相似。环丙烷和环丁烷在常温下是气体,环戊烷是液体,高级环烷烃是固体,如环三十烷的熔点为56℃。环烷烃的熔点、沸点和相对密度都比含同数碳原子的烷烃为高(表12-1)。

表12-1 一些环烷烃及烷烃的物理常数比较

化合物 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度(d204)
环丙烷 -127.6 -32.9 0.720(-79℃)
丙烷 -187.69 -42.07 0.5005(7℃)
环丁烷 -90 12.5 0.703(0℃)
丁烷 -138.45 -0.5 0.5788
环戊烷 -93.9 49.3 0.7454
戊烷 -129.72 36.07 0.6262
环己烷 6.6 80.7 0.7786
己烷 -95 68.95 0.6603

1.加氢

环烷烃可进行催化氢化反应,氢化时环被打开,两端碳原子与氢原子结合而生成链状的烷烃。在氢化过程中,由于环烷烃环的大小不同,反应的难易程度也不一样。

(二)化学性质

从化学键的角度来分析,环烷烃与烷烃相似;环烯烃和环炔烃分别与烯烃和炔烃相似。但是,由于脂环烃具有环状构造,小环烃出现的一些特殊的化学性质。主要表现在环的稳定性上,小环较不稳定,大环则较稳定。

1.加氢

环烷烃可进行催化氢化反应,氢化时环被打开,两端碳原子与氢原子结合而生成链状的烷烃。在氢化过程中,由于环烷烃环的大小不同,反应的难易程度也不一样。

2.加卤素

环丙烷在常温下,环丁烷在加热时分别与氯或溴发生加成反应,开环得1,3-或1,4-二卤代烷。

环戊烷及更高级的环烷烃与卤素不发生加成反应,而是进行自由基取代。例如:

3.加氢卤酸

环丙烷在常温时与氢卤酸发生加成反应得卤丙烷。环上有烷基取代的环丙烷衍生物与氢卤酸的加成符合马氏规则。碳环打开,氢原子加在连氢较多的碳原子上,而卤原子则加在连氢较少的碳上。

常温时,环丁烷、环戊烷及更高级的环烷烃与氢卤酸不起反应。

另外,若以强氧化剂在加热条件下与环烷烃作用时,则环断裂,生成二元羧酸。例如: