5.4　脂环烃的性质

环烷烃的分子结构比链烷烃排列紧密，所以环烷烃的沸点、熔点和相对密度都较含同数碳原子的开链脂肪烃为高。表5-3列出一些常见环烷烃的物理性质。

脂环烃中的大环、中环、普通环化合物的化学性质与开链脂肪烃相似，例如环烷烃可发生卤化和氧化反应等。小环化合物则由于其结构的特殊性，具有一些较特殊的性质，例如小环环烷烃可开环发生加成反应。

5.4.1　环烷烃的反应

5.4.1.1　取代反应

一般情况下，环烷烃与烷烃一样，不与强酸、强碱、一般氧化剂反应，但是在紫外线或热的作用下，也可以发生自由基取代反应，碳原子上的氢原子可以被卤素等取代而生成相应的卤代物。例如：

5.4.1.2　氧化反应

常温下，不论是小环或大环环烷烃都对一般氧化剂稳定，不被高锰酸钾、臭氧等氧化剂氧化。例如：

因此可以使用高锰酸钾溶液来鉴别不饱和烃与环烷烃及其衍生物。

如果在高温高压，并使用催化剂下，部分环烷烃也可以与空气发生氧化反应但产率较低。例如：

5.4.1.3　小环的开环反应

环烷烃中的环丙烷、环丁烷，特别是环丙烷，具有与双键类似的化学性质，易与一些试剂作用发生环破裂而结合得到链烃，这些反应称开环反应或加成反应。环戊烷以上的则比较困难。开环反应是离子型反应，极性条件有利于反应的发生（反应速率：三元环>四元环>普通环）。

（1）加氢反应　在催化剂作用下，环烷烃可以加一分子氢生成烷烃。例如：

环烷烃加氢反应的活性不同，其活性为：环丙烷>环丁烷>环戊烷。

（2）加卤素　在常温下可以与卤素发生加成反应。

可以看出，环丙烷容易反应，但是应该注意：不能用溴褪色的方法来鉴别环烷烃与不饱和烃，因为它们都有反应。

（3）加H2SO4，HX　环丙烷及其衍生物容易反应，环丁烷以上则难于反应。

取代环丙烷发生开环时符合Markovnikov规则：含氢最多和含氢最少的碳原子之间的单键断裂，进攻试剂的氢原子加到含氢较多的碳上。例如：

5.4.2　环烯烃和环二烯烃的反应

5.4.2.1　环烯烃的反应

环烯烃的性质与开链烯烃类似，碳碳双键易发生加成、氧化反应，α-氢原子发生取代反应等。例如：

5.4.2.2　共轭环二烯烃的反应

1，3-环戊二烯，也简称环戊二烯，是共轭环二烯烃的重要代表物，具有共轭二烯的一般性质，可以发生如下反应：

（1）1，2-加成和1，4-加成反应

（2）双烯合成　环戊二烯可作为双烯体与亲双烯体发生双烯合成，例如：

（3）加氢反应　工业上用此法生产环戊烯。

（4）α-氢原子的活泼性　环戊二烯分子中的α-氢原子有一定的酸性（pKa=16），能与活泼金属或强碱反应，生成稳定的环戊二烯负离子。

环戊二烯盐（钾或钠）与氯化亚铁反应则生成二环戊二烯基铁，俗称二茂铁。二茂铁可用作紫外线吸收剂、火箭燃料添加剂、挥发油抗震剂、烯烃定向聚合催化剂等。将其用于材料科学，可得到一系列新型材料。