第五章 脂环烃
第5章 酯环烃
109.5 。 105.5
C
。
C C
丙 烷 环丙烷
C
因键角偏 离正常键 角而引起 的张力叫 角张力
交盖较好
交盖较差 键轨道的交盖
。 109.5 。 60 。 24 44'
随着环的扩大，张力
90°
108°
环丁烷
环戊烷
基本上无张力
环的扭转张力
•构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力.
环碳原子在同一个平面 扭转张力大
(卤代反应、加成反应(H2、HX)、氧化反应、环烯和环二烯反应)
5.3 环烷烃的环张力和稳定性
(非键作用、键长变化、角张力、扭转张力)
5.4 环烷烃的结构
(甲基化反应；制取多一个碳的羧酸；加成反应)
5.5 萜类和甾族化合物
三元环：平面结构 四元环：折叠式结构 五元环：信封式结构 六元还：椅式构象和船式构象
(一) 脂环烃的定义和分类
定义:在结构上具有环状碳骨架， 而性质上和脂肪烃相似的烃类。 分类:
饱和脂环烃 脂环烃 不饱和脂环烃 环烷烃 如
... ... ... ...
如
环烯烃 如 环二烯烃 环炔烃 如
... ... ... ...
也可根据脂环烃分子中所含的碳环数目不同，分为单环、 二环和多环脂环烃。
3，4-=甲基 环己烯 1，3-环戊烯 2-甲基-1，3环己二烯
（3） 多环化合物的命名
联二环己烷 (联环烃)
螺[4,4]壬烷 (螺环烃)
二环[4,4,0]癸烷 (稠环烃)
二环[2,2,1]庚烷 (桥环烃)
• 两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物； 两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。
第五章脂环烃
O ＋
环戊二烯
O O
O
O
O
丁烯二酸酐
三、卡宾(碳烯)合成法
CH2N2
重氮甲烷
光或热
: CH2 + N2
碳烯
CH3－ CH＝CH－CH3 + :CH2
CH3－CH －CH－CH3 CH2
+ :CH2
二环[4.1.0]庚烷
本章作业:
1(1,4,6,7), 2(3,5,7), 6, 9
Ni 180～250℃
+ 3 H2
+ H2
催化剂 四氢化萘
H2 催化剂
十氢化萘
二、分子内偶联法
1.武慈合成法——主要适合于制备三、四元环
CH2 CH2 Br
Na 或Zn
CH2
Br
Br
CH2
CH2 CH2
Ｋ
Br
2.格氏试剂合成法——主要适合于制备四～七元环
Cl
Mg
Cl 3 MgCl
3.狄尔斯－阿德尔合成法（双烯合成）
H + H COOCH3 COOCH3 具 有 顺丁烯二酸二甲酯 顺-环己烯-4,５-二甲酸二甲酯 立 体 COOCH3 专 CH3OOC H H 一 H + 性 COOCH3 H COOCH3
反-丁烯二酸二甲酯 反-环己烯-4,５-二甲酸二甲酯
H CO O CH 3 H CO O CH 3
但在530℃、Pd-C催化剂存在下，两者可达到动态平衡：
H H H H H H 9% 空间障碍大，能量高
530 C，Pd-C催化剂
。
H
H 91% 空间障碍小，能量低
不稳定
稳定
二、 环己烷的构象
第五章脂环烃
(2a)
反-1,4-二取代
若环上有不同取代基，则体积大的取代基连在 e键上的构象最稳定。
H C(CH3)3 HO H OH C(CH3)3 H
叔丁基在 e键上稳 定
H
OH
顺-4-叔丁基环己醇
C(CH3)3
5）环己烷构象的画法： 三组平行线
结论：
通过环己烷的构象分析可知：
环己烷椅式构象稳定； 取代基在e键上稳定； 处于e键的取代基越多，越稳定； 大取代基处于e键越多，越稳定。
2）环烯烃的命名（环某烯）
原则：先保证双键位次最小，再考虑取代基
2 1 6 5
H3C 3
4
环戊烯
3-甲基-1-环己烯
3）螺环烃的命名 定义：两个环共用一个碳原子的环烷烃称为螺环烃。
螺碳原子
规则：(a) 组成环的碳原子总数命名为“某烷”，加上 词头“螺”。 (b) 再把连接于螺原子的两个环的碳原子数(不 含螺原子)，按由小到大的次序写在“螺”和“某烷” 之间的方括号里，数字用圆点分开。表示为螺[ . ]某 烷。
例如：
2 3 4 6 5 1 8
7 1 6
7
2 4
5
3
8-甲基-2-乙基双环[4.2.0]辛烷 2,7,7-三甲基双环[2.2.1]庚烷
练习：
6-甲基双环[3.2.2]壬烷
8,8-二甲基双环[3.2.1]辛烷
二、 脂环烃的性质 1、环烷烃的反应 1）取代反应
环烷烃与烷烃一样，在光或热引发下可发生卤代反应。
双环[2. 2. 1]-5-庚烯-2-羧酸甲酯
2）聚合反应
室温
+
双烯组分 亲双烯组分
H H
二聚环戊二烯
实质：双烯合成
第五章 脂环烃
应用：用高锰酸钾溶液来区别烯烃与环丙烷衍生物
CH2=CH 2
KMnO 4
紫色退去 不退色
§5.3 脂环烃的结构
实验事实： 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环
反映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
一、 张力学说
当碳原子的键角偏离109©28′时，会产生一种恢复正常键角的力量。 这种力就称为张力。键角偏离正常键角越多，张力就越大。 1、所有的碳都应有正四面体结构 2、所有成环的碳原子都处在同一平面上
H
C(CH3)3
扭船式 太大的取代基 要尽量避免取 a键。
5、 1，3－己二醇
形成氢键时，aa为优势构象。
OH
OH
四、十氢合萘的构象 1、 名称
8 7 6 5 4 1 2 3
8 7 6 Βιβλιοθήκη 91 2 39 8
10 1
2 3 4 5
10
6 7
4
萘
十氢合萘（暜通名）
二环[4.4.0]癸烷
naphthalene
室温 H2, Ni
+
>100 C
三、芳烃还原
H2 catalyst H2 catalyst
四、卡宾合成法（以后学到）
本章重点
1 、环的大小与其稳定性（三元、四元环不稳定， 易开环加成；五元、六元环稳定，不易开环加 成）； 2、桥环、螺环化合物的命名； 3、环丙烷的结构、弯曲键的不稳定性； 4、环己烷的构象：船式、椅式
联环
4、根据环的连接方式 桥环 螺环
二、 脂环烃的异构
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂。
碳架异构体
顺反异构
写出符合分子式C6H10的化合物
COOH COOH
第五章 脂 环 烃课件
1，2-二甲基环丙烷
1－甲基－2－异丙基环戊烷
H
H
H
H
顺－1，4－二甲基环己烷
反－1，4－二甲基环己烷
2、环烯烃和环炔烃的命名
和命名烯烃，炔烃相似，只是把环某烷改 成环某烯（炔），同时双键或叁键也要标出最 小位次。
3，5－二甲基环己烯
1，3－环戊二烯
3－甲基环己炔
3、螺环及桥环化合物的命名
=
螺环[2.4]庚烷 螺环[2.2.1]庚烷 双环[2.2.2]－2,5－辛二烯
当环已烷分子中任一个H被其它原子或基团 取代后，就得到了环已烷的一元取代衍生物。 由于取代基既可占据a键，也占据e键，便有两 种不同的构象。例如甲基环已烷。
CH3 CH3
环已烷的二元取代衍生物，如二甲基环己烷， 除有1，1-；1，2-；1，3-；1，4一等位置异构 体外，还存在顺反异构体。例：
H H H H H H H H H H H H
80℃ 200℃
（2）加卤素
CCl4
R.T.
+ +
Br2
Br
Br
CCl4
Br2
Br
Br
（3）加卤化氢
+ +
IH
R.T.
I
IH
I
I
+ HI
3、氧化反应
常温下，环烷烃不与氧化剂反应，而烯烃则 与KmnO4 ，O3 等氧化剂反应，∴可利用KmnO4 的 颜色变化来鉴别环烷烃和烯烃。 但在强烈条件下，环烷烃也可被氧化：
H
H H
H H H H
H H C ( C H 3)3 H
反 -1 -甲 甲 -2 -叔 叔甲 叔叔 叔
H
H
第5章 脂环烃
高于开链烷烃的能量，称为张力能
大环/中环/普通环 > 四元环 > 三元环
第三节 构象
一、环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象
2
3
1
4 3 2 1
四个碳不在同一 平面上，为折叠 式排列。
4
3
2
1
4
环丁烷的构象—蝴蝶型
稳定构象 • 角张力稍增加， 扭转张力明显减小
能量低， 稳定构象
环戊烷的构象
• 环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨 道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。
9
4
C6H 37
34
CH3 2 7 1CH3 6 5
CH 3
32[4-.甲3.20基]壬1二烷环9 8
CH 3
34
5
2
16
CH 3
5,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚-2-烯
对于相同大小的环, 以双键位置较小为宜
总结: 大前, 小后, 从大到小。(桥环)
11
10 4
5
3
2
1
6 7
9 8
环烃的命名关键是编号——应当遵循的原 则依次为: ①桥环、螺环的特定原则; ②官 能团位置最小原则; ③取代基最先碰面原则; ④先小后大原则。
第一节 • 分类和命名 第二节 • 小环烷烃的结构 第三节 • 构象 • 环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象 • 环己烷的构象
第四节 • 脂环烃的物理性质 第五节 • 脂环烃的化学性质 第六节 • 脂环烃的制备
5.1 脂环烃的分类和命名（了解） 5.2 环烷烃的物理性质（了解） 5.3 环烷烃的结构与稳定性（掌握） 5.4 脂环烃的化学性质（重点掌握）
第一节 分类和命名
有机化学课件——第五章 脂环烃
(3)同一碳上有两个不同取代基时
同一碳上有两个不同取代基时，把母体官能团做“参 照基团”给予尽可能低位次号，其它取代基只择其“较 优基团”用顺或反表示与“参照基团”的立体关系。 例如：
1，顺-2-二氯-r-1-环戊基甲酸
4、环己烷及其衍生物的结构
（1）环己烷的构象 （2）a键和e键 （3）取代环己烷的结构
H3C H
反-1, 4-二甲基环己烷
例子
（二）螺环烃的命名
螺原子：两个碳环共用的碳原子 螺[2，4]庚烷
3-甲基-75]癸烷
（三）桥环烃的命名
桥头碳原子：两环共用的碳原子。 桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。
(1) 桥 (2) 桥
桥头碳
桥头碳 桥 (3)
例如
顺-1，3-二氯环戊烷
反-2-氯环戊基甲酸
（2）环上有两个以上位置各有一个取代 基时
环上有两个以上位置各有一个取代某时，则选择其中位次 最低者为“参照基团”．在位次前加“r”标记，其余取 代基位次前用顺或反表示它们与“参照基团”的立体关 系。例如
r-1，反-2，顺-4-三氯环己烷 反-5-氯-r-1，顺-3-环己基二甲酸
4-甲基环己烯
3-甲基-4-环丁基庚烷
3）顺、反环烷烃 受环的限制，σ键不能自由旋转。环上取代基在空间的 位置不同，产生顺反(几何)异构。
顺(cis)： 两个取代基在环同侧；
反(trans)： 两个取代基在环异侧。
H3C CH3
H3C H
CH3
H CH3
HH
H
顺-1, 4-二甲基环己烷
CH3
CH3
二环 [3.2.1] 辛烷
7
1
6
2
54 3
第5章 脂环烃
2
5-1 脂环烃的分类和命名
分 类
饱和脂环烃(环烷烃) 通式CnH2n 饱和程度 不饱和脂环烃{环(二)烯烃, 环炔烃} CnH2n-2 CnH2n-4 单环 环的数目 · 螺环烃 多环 桥环烃 螺原子 · 小环3~4 · 环的大小 普通环5~7 桥头碳 中环8~12 3 大环12~
5-1 脂环烃的分类和命名
32
椅式构象 A 4 5 2 3 A
H
H
6
C H
H
H C H C H C
1
C H C H H
H
H
碳2、4、6在同一平面上 碳1、3、5在另一平面上
33
[1] 椅式C-H键的分类 A
2 1 3 4 5 6
6个直立键(平行于A轴), 又叫a键 3个朝下，3个朝上。
A
2 1 4 3 5 6
6个平伏键(e键), 与a键成109°28/ 3个朝上，3个朝下。
2 1 6 5
7
3
4
4-甲基-1-异丙基环己烯
5-1 脂环烃的分类和命名
单环环(二)烯烃及环炔烃的命名
命 名
பைடு நூலகம்
带有支链的环烃：若两个不饱和碳上都有 支链，或都没有支链，则碳原子编号顺序 除双键所在位置号码最小外，同时支链位 置号码加和最小。
CH3
5-甲基-1,3-环戊二烯
8
多环环烷烃
螺环烃
17
开环反应——加成反应 ② 加 X2
+
Br2
CCl4 室温
BrCH2 CH2 CH2Br
鉴别环丙烷
+
Br2
CCl4
BrCH2CH2CH2CH2Br
常温下不发生加成反应
第五章 脂环烃
C C C
Fig. the Molecular Orbital of Cyclopropane
特点： ）键角60℃；（2）轨道夹角105. 5℃； 特点：（1）键角 ℃；（ ）轨道夹角 ℃
（3）不等性 3杂化 形成 ）不等性sp 杂化: 形成C-C键sp3杂化轨道具有较 键 成分。 多p成分。 成分
第五章
脂环烃
H H H H H H H H
H H H H
脂环烃: 由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。 脂环烃 由碳和氢两种元素组成的一类碳环化合物。
一、脂环烃的分类
环烷烃 碳原子的饱和程度 环烯烃 环炔烃 单环脂环烃 碳环的数目 二环脂环烃 多环脂环烃
降冰片烷 立方烷
脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂，如环烷烃 脂环烃的构造异构现象比脂肪烃复杂， C5H10的构造异构体 的构造异构体:
其沸点、熔点和密度较相同碳原子的开链脂肪烃高。 沸点、熔点和密度较相同碳原子的开链脂肪烃高 较相同碳原子的开链脂肪烃 环丁烷， 比水轻；常温常压下，只有环丁烷 环丙烷为气体， 比水轻；常温常压下，只有环丁烷，环丙烷为气体， 其余为液态。 其余为液态。
四、脂环烃的化学性质 （一）环烷烃的化学性 1.取代反应 1.取代反应
原因：由于角张力作用， 原因：由于角张力作用，使得环丙烷和环丁烷分子
定性下降，容易发生加成反应使环打开。 稳 定性下降，容易发生加成反应使环打开。
0.152nm 比烷烃中的 比烷烃中的C-C键长 键长0.154nm短 键长 短
H H H
H H H
H H
115°
H
H
H
H
重叠构象
六、环己烷及其衍生物的构象
7 5 5 6 1 4 3 2 3 2 1 4 6 7 7 6 5 1 8 4 2 3
有机化学第五章 脂环烃
三、脂环烃的结构与稳定性
为什么三、四元的小环化合物不稳定，易发生开环 的反应，而五元环、六元环相对稳定？
拜尔张力学说
键角： 60° 90°
当碳原子的键角偏离109°28′时，便会产生一种恢复
正常键角的力量。这种力就称为张力。键角偏离正常键角
越多，张力就越大。
C C
109.5 。
C
105.5 。
C
如果取代基更大，则空间效果更突出，叔丁基以e键与环
相连的构象近100％。
C
（２）二取代环己烷的构象
1,2-二甲基环己烷
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
反式
顺式
1,2-二甲基环己烷的平面表示法
顺式
CH3 H3 C CH3 CH3
稳定性相同 反式
CH3 CH3 CH3
CH3
更稳定
H 1 H H 5 2 H 4 2.50A H H 2.51A H H 3 H 2.49A H
H 6
H
a键
e键
a b b b a a a
a b b b a a a
b b a
b a a b
b
a
b
构象翻转，a键转变成e键，e键转变成a键；环 上原子或基团的空间关系保持。
2、环己烷椅式构象的书写
3、环己烷的船式构象
椅式
扭船式
船式
半椅式
1、环己烷的椅式构象
H 1 H H H
H 2 3 H H 4 H H
H 6 H H
5
锯架式
纽曼式
环己烷椅式构象的特点
环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
C－H键分为两类，有6个直立键叫a (axial) 键，有6个 平伏键称e (equatorial)键。
第五章脂环烃
1
2 6
CH3
3
CH3
4
5
同碳数环烷烃与烯烃互为同分异构体 通式为CnH2n
其中1、2、3、4、5是构造异构体。分 子中原子的连接方式和次序不同。
6和7是顺反异构体，因成环碳原子单键不
7 5
CH3
CH3
能自由旋转而引起的。两个甲基相对于环
平面的位置不同。
6和7之间互相转变需要较高的能量，在室温 下不能实现，它们的物理性质也不相同。
键角
实际上，环烷烃（除三元环外）并不是一个平面结构， 实际上，环烷烃（除三元环外）并不是一个平面结构，这就使张 力学说失去了存在的基础。那么，如何解释小环的不稳定性呢？ 力学说失去了存在的基础。那么，如何解释小环的不稳定性呢？ 小环烷烃的结构
。 1 。09.5 60 24。4' 4
随着环的扩大，张力
H 1 H H 2 H H 3 H H 4 H
H H
H H
1 6
5
3 4
H
H 6 H H
5
H
H H
2
H
H
H
H
锯架式
纽曼式
环己烷椅式构象的特点
1. 有6个a (axial) 键，有6个e (equatorial)键。 个 个 键 2. 有C3对称轴。（过中心，垂直于 对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和 。（过中心 平面和2,4,6 平面和 平面，两平面间距50pm） 平面，两平面间距 ） 3. 有构象转换异构体 。（ 。（K=104-105/秒） 秒 4. 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
CH3
CH3
CH3
5 6 4 7 8
3 2 1
有机化学 第五章 脂环烃
(3) 其它方法
+
CHO
。
30 C
100%
OH
+ ZnBr2 CHO
环戊二烯的工业来源和制法
石油热裂解的C5馏分加热至100℃，其中的 环戊二烯聚合为二聚体，蒸出易挥发的 其他C5馏分，再加热至约200℃，使二聚 体解聚为环戊二烯：
。
+
100 C
。
200 C
(八) 萜类和甾族化合物
萜类化合物广泛存在于自然界，是植物香精 油的主要成分，广泛用于医药、香料工业。
CH +
CH
双烯体 亲双烯体
双环[2,2,1]-2,5-庚二烯
（四) 环烷烃的结构与稳定性
• 环的大小与环张力、环的稳定性 • 环丙烷的结构 • 环丁烷的结构 • 环戊烷的结构
(四) 环烷烃的结构与稳定性
实验事实： 环的稳定性：三元环＜四元环＜五元、六元环 why? 结构所致！环张力所致！
• 环烷烃的环张力越大，表明分子的能量越高， 稳定性越差，越容易开环加成。
(甲) 桥环烃 (乙) 螺环烃
(二) 脂环烃的命名
(1) 单环脂环烃
CH2 CH2 CH2
即
CH2 CH2
环戊烷
CH3
即
CH
H3C
CH3
CH3
CH3 CH3
甲基环丁烷
1,2-二甲基环戊烷
H CH3
H CH3
CH3 H
即
CH3 H
1-甲基-4-异丙基环己烷
CH3
反-1,4-二甲基环己烷
CH3
1-甲基-1-环己烯
环己烷的船式构象
船式与椅式翻转，环己烷二种椅式构象互换
取代环己烷的构象1
第五章脂环烃共55页
2019/9/22
环丙烷
HC H
1 0 5 .5
H C 0.1524nm C H
H
H 114
环丙烷为张力环，采取重叠式构象， 所以容易破环。此外，环丙烷C－C 键为弯曲键，有点类似于烯烃的键， 可以发生类似于烯烃的加成反应。
2019/9/22
二、环丁烷和环戊烷的构象 平 面 式
2019/9/22
C 6 H 12
Structural formulas of cyclic molecules -- Cyclohexane
Condensed formula
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
CH 2
2019/9/22
C 6 H 12
Structural formulas of cyclic molecules -- Cyclohexane
2019/9/22
环己烷 的2种 典型构
象
四、环己烷的构象
CYCLO ALK ANE CO NFO RM ATIO N
CHAIR CYCLOHEXANE
561 432
椅式
BOAT CYCLOHEXANE
4
1
5 3
2
6
船式
1
3 2
56
4
邻位交叉式
STAGGERED
32 5 6 1 4
全叠式
ECLIPSED
1. 加氢开环
H2,Ni 80 C
CH3CH2CH3
H1220,NCi CH3CH2CH2CH3
H302,0NCi CH3CH2CH2CH2CH3
2. 加卤素、加卤化氢开环
+Br2
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5．1环烷烃的定义和命名分子中具有碳环结构的烷烃称为环烷烃，单环烷烃的通式为C n H 2n ，与单烯烃互为同分异构体。
环烷烃可按分子中碳环的数目大致分为单环烷烃和多环烷烃两大类型。
1．单环烷烃最简单的环烷烃是环丙烷，从含四个碳的环烷烃开始，除具有相应的烯烃同分异构体外，还有碳环异构体，如分子式为C 5H 10的环烷烃具有五种碳环异构体。
为了书写方便，上述结构式可分别简化为：当环上有两个以上取代基时，还有立体异构。
单环烷烃的命名与烷烃基本相同，只是在“某烷”前加一“环”字，环烷烃若有取代基时，它所在位置的编号仍遵循最低系列原则。
只有一个取代基时“1”字可省略。
当简单的环上连有较长的碳链时，可将环当作取代基。
如：CH 3CH 3CH 3C 2H 5CH 3CH 3CH 2CH 3CH 3环丙烷CH 2CH 2CH 甲基环丁烷CH 2CH 2CH CH 2环戊烷CH 2CH 2CH 2CH 2CH 2乙基3-甲基CH 3CH 2CH 2CHCH 2CH 3环丙基戊烷11,1-二甲基环丙烷1,2-二甲基环丙烷CH 3CH 2CHCHCH 3CH 2CH 2C CH 3CH 3CHCH 3CH 33CH 3CH 3CH 3C 2H 51,4-二甲基环己烷1-甲基2-异丙基环戊烷CH(CH 3)21-甲基-2-乙基-5-异丙基环己烷2．多环烷烃含有两个或多个碳环的环烷烃属于多环烷烃。
多环烷烃又按环的结构、位置分为桥环、螺环等。
（1）桥环 两个或两个以上碳环共用两个以上碳原子的称为桥环烃，两个或两个以上环共用的叔碳原子称为“桥头碳原子”，从一个桥头到另一个桥头的碳链称为“桥”。
桥环化合物命名时，从一个桥头开始，沿最长的桥编到另一个桥头，再沿次长的桥编回到起始桥头，最短的桥最后编号。
命名时以二环、三环作词头，然后根据母体烃中碳原子总数称为某烷。
在词头“环”字后面的方括号中，由多到少写出各桥所含碳原子数(桥头碳原子不计入)，同时各数字间用下角圆点隔开，有取代基时，应使取代基编号较小。
例如：1，2，7-三甲基-双环[2.2.1]庚烷 双环[4.4.0]癸烷 双环[2.2.1]庚烷（2）螺环 脂环烃分子中两个碳环共用一个碳原子的称为螺环烃，共用的碳原子为螺原子。
命名时根据成环的碳原子总数称为螺某烷，编号从小环开始，经过螺原子编至大环，在“螺”字之后的方括号中，注明各螺环所含的碳原子数(螺原子除外)，先小环再大环，数字间用下角圆点隔开。
有取代基的要使其编号较小。
例如：5-甲基螺[3.4]辛烷 1，6-二甲基螺[3.5]壬烷5．2环烷烃的性质在常温常压下，环丙烷与环丁烷为气体，环戊烷、环己烷为液体。
环烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂，比水轻。
环烷烃的沸点、熔点、相对密度都比同碳数的烷烃高，环烷烃的化学性质与烷烃类似，可发生取代和氧化反应，但由于碳环的存在还具有一些与烷烃不同的特性。
如三元和四元环烷烃由于分子中存在张力，所以表现在化学性质上比较活泼，它们与烯烃相似，可以发生开环加成反应生成链状化合物。
1．开环反应环烷烃中环丙烷和环丁烷能与氢气、溴、卤化氢等试剂发生开环反应，而环戊烷和765544332211CH2CCH 2CH 3CHC 2H 5CH CH CH 3CH 2CH 3CH 3CH 2CH 2CH 3CHCH 2CCH 2CH 2CH 2环己烷却不易发生或不能发生类似的开环反应。
（1）催化加氢 小环烷烃的性质与烯烃类似，在催化剂存在下能发生加氢反应，生成烷烃。
环戊烷需要用活性高的铂为催化剂在300℃以上才能加成。
环己烷、环庚烷在此条件下不发生加氢反应。
（2）加溴 环丙烷在室温下与溴发生加成反应生成1,3-二溴丙烷。
在加热条件下环丁烷与溴发生加成反应,生成1,4-二溴丁烷。
（3）加卤化氢 环丙烷、环丁烷与卤化氢发生加成反应生成卤代烷。
环戊烷、环己烷不易发生反应。
2．取代反应环戊烷、环己烷等在光或热的作用下可发生取代反应。
CH 3CH 2CH 2CH 3CH 3CH 2CH 3。
c。
c NiH2++80H 2Ni+H 2PtCH 3CH 2CH 2CH 2CH 3300。
c+CH 2CH 2CH 2Br 2CCl4Br Br+CH 2CH 2CH 2CH 2Br 2BrBr2CH 2CH 2CH 2BrCH 3CH2CH 2Br ++HBr HBrBr。
c 或300（）Br 2紫外光BrBr ++环丙烷与溴在光照下反应，除生成少量取代产物外，主要得到的却是加成产物。
3．氧化反应常温下环烷烃与一般氧化剂不起作用，即使环丙烷也不起反应，因此可用高锰酸钾鉴别环烷烃和烯烃。
当加热或在催化剂作用下，用空气中的氧气或硝酸等强氧化剂氧化环己烷等，则发生环的破裂生成二元酸。
己二酸是合成尼龙的单体。
5．4环烷烃的分子结构从环烷烃的化学性质可以看出，环的稳定性与组成环的碳原子数密切相关，环的稳定性的大小反映了分子内能的不同，内能越大，环越不稳定。
据测定，环丙烷分子中C-C-C 键角为105.5°，H-C-H 键角为114°。
可见，相邻碳原子的sp 3杂化轨道为形成环丙烷必须将正常键角压缩成105.5°，这就使分子本身产生一种恢复正常键角的角张力。
角张力的存在是环丙烷不稳定的重要原因。
此外，轨道重叠程度越大，形成的键越牢固。
显然在形成105.5°键角时，其轨道重叠不及正常的 109.5°大，实际上呈弯曲状，所以人们常把这种键称为弯曲键或香蕉键。
环丁烷与环丙烷类似，分子内也存在角张力，但比环丙烷小些。
为降低扭转张力（由于C-C 间处于重叠式构象引起的张力），环丁烷通常呈折叠状构象，这种非平面结构可减少C-H 键的重叠，其稳定性比环丙烷大一些。
( 主要）Br+CH 2CH 2CH 2Br 2BrBr+CH 2CH 2COOH CH2CH 2COOH。
C 醋酸个大气压10100O 2+己二酸环戊烷、环己烷分子中的碳原子不在一个平面上，碳碳σ键的夹角接近或保持 109.5°，分子中既无角张力，又无扭转张力，所以都比较稳定。
5．4．1环的张力 拜尔张力学说由上面化学性质可看出，环的稳定性与环的大小有关。
小环不稳定，大环较稳 定。
为了解释这一事实拜尔在1885年提出了张力学说。
要点是：环烷烃中碳原子（饱和，SP 3杂化），与其他原子结合时，任何两键角都是109028，。
但环丙烷是三角形，其夹角是60，环丁烷是四方形，夹角是900，这样环中的C-与-C 键角不能是109028，，必须压缩到600，900以适应环的几何形状。
这种由于与正常键角的偏差，引起分子的张力，称角张力。
这样的环称张力环。
张力环为减小张力，有生成更稳定的开链化合物的倾向。
与正常键角偏差越大， 环张力越大，越易起开环反应。
书中给出了几种环烷烃键角偏转大小，正值表示键 角向内压缩，负值表示键角向外扩张。
根据张力学说，环己烷以上因键角向外扩张 而存在张力，且环越大，键角扩张越大，环越不稳定，而事实上，它的都是稳定的。
拜尔张力学说对小环的结论是正确的，但无法解释负环以上大环的稳定性，其 原因是成环碳原子都处于同平面这个假设是错误的，它们实际上不是共平面！ 环烷烃的燃烧热上章我们学过，利用燃烧热可以判断异构体的稳定性，在化学上，我们说某化 合物不稳定，意思是说分子的内能较高，易起化学反应。
小环烷烃不稳定，内能较 高，可以从其燃烧热数据得到证实。
开链烷烃，不论含碳较少，每个CH 2的燃烧热都接近658.6KJ/MOL ，而环烷烃每 个CH 2的燃烧热则因环的大小而不同，大多数都大于开链烷烃的658.6KJ/MOL 。
这高 出的能量叫张力能。
例如：环丙烷：CH 2燃烧热697.1KJ/MOL CH 2张力能697.1-658.6=38.5KJ/MOL 分子总张力能3*38.5=115.5KJ/MOLP50 表中给出了多种环烷烃的有关数据。
可见张力越大，环越不稳定，张力越小，环越稳定，环己烷，及大环烷烃几乎为无张力环，都很稳定。
若被氧化，Csp 3Csp 2角很大，能量升高。
张力能在有机化合物中，有四种因素不产生张力能。
1.非键作用分子中两非键合原子或基因由于几何原因互相靠近，当其间距小于两者范德华 半径之和时，这两个原子或基团就强烈的排斥，引起体系能量升高，且升高的数值环丁烷环戊烷最大。
E nb 2.键长变化分子中由于几何原因，必须使某一个键伸长或缩短（象弹簧），体系能量随之 升高，EL ，升高数值越大，但〈E nb 3.键角变化分子中由于几何原因要使键角的大小发生变化，就引起的体系的能量升高，E 其升高数值越大，但〈E l 4.扭转角变化分子中由于几何原因，使扭转角发生变化就引起能量升高，E ，其数值高升最 小。
比如：一个分子由于几何原因使两非键合原子或基团靠的太近时，因相互排 斥，体系能量升高，为降低能量，扭转角发生变化，以使它们彼此分开。
如果扭 转角变化还不是以使两个原子或基团分开，这时某些键角，键长就会发生必要的 变化，使其分开并能够容纳在有限的空间内，而范德华半径很少变化。
近代结构理论的解释从近代价键理论观点来看，两个原子轨道重迭越多则键越稳定。
烷烃碳为SP 3杂化，键角为109028，，而在环丙烷分子中，键角为600，故SP 3杂化轨道很难头对头 重叠，即重叠角较少，形成的键也较不稳定，易开环。
根据量子化学计算，认为环 丙烷分子中C-C 键是弯曲的，键角为1050，形如香蕉，又称香蕉键，不仅重叠程度 较少，且电子云分布4在C-C 键连线外侧，易受试剂进攻而起开环反应。
1．环烷烃的顺反异构环烷烃中由于环的存在限制了C-C σ键的自由旋转，如果有两个或两个以上的环碳原子连有不同取代基时，就会得到不同构型，产生顺反异构。
例如1，2-二甲基环丙烷就有两种异构体。
取代基在环平面同侧的称为顺式，在异侧的称为反式。
顺-1，2-二 甲基环丙烷 反-1，2-二甲基环丙烷2．环己烷及其衍生物构象（1）船式构象和椅式构象 在环己烷分子中碳原子以sp 3杂化，六个碳原子不在同一个CH 3CH 3CH 33H比较环己烷的船式构象和椅式构象：船式构象中两个船头碳原子C 1和C 4上的氢原子相距很近，只间隔0.183nm,比它们的范德华半径之和0.25nm 小得多，因此相互之间斥力较大；而在椅式构象中相邻的两个碳原子上的氢都处于邻位交叉式；船式构象中，C 2-C 3和C 5-C 6上的C-H 是全重叠式，因而具有扭转张力。
所以船式构象不如椅式构象稳定，环己烷及其衍生物在一般情况下都以椅式构象存在，椅式构象为环己烷的优势构象。
环己烷的船式构象和椅式构象之间能相互转换，通常的环己烷就处于这两种构象的转换平衡中。