3.2　单环脂环烃的性质

3.2.1　物理性质

在单环烷烃分子中，小环为气态，普通环为液态，中环及大环为固态。环烷烃的熔点、沸点和密度都较同数碳原子的链状烷烃的高，这是由于链状烷烃分子中单键可以自由旋转，分子间的作用力和对称性要弱于同碳数的环烃。环烷烃是非极性分子，易溶于非极性或弱极性的有机溶剂，难溶于极性溶剂。表3-1是部分直链烷烃和同碳数环烷烃的物理常数比较（参考表2-4）。

表3-1　直链烷烃和相应环烷烃的物理常数

3.2.2　化学性质

环烷烃的化学性质同链状烷烃的性质非常相似，对一般的化学试剂表现出稳定性，主要能发生自由基型的卤代反应。但是小环烷烃（三元环和四元环）具有一些特殊的性质，分子不稳定，容易发生开环加成反应。

（1）卤代反应　同开链烷烃类似，在光照或加热的条件下易发生自由基取代。

（2） 加成反应　这里的加成反应主要是指环丙烷和环丁烷的特殊性质，对于五元环以上的环烃，结构相对稳定，在相同的条件下难以发生开环加成反应。

①催化氢化。在金属催化剂（如Ni、Pd、Pt等）催化下，环丙烷和环丁烷在一定温度下可以同氢气加成，开环生成饱和链状烷烃化合物。

②加卤素反应。环丙烷在室温下很容易和Br₂反应，而与Cl₂室温下不易反应，一般要在Lewis酸的催化下才发生加成。环丁烷在室温下很难与Br₂反应，在加热条件下则可进行开环反应。

由于三元环与溴的CCl₄溶液反应，所以不能用溴褪色法区别小环烷烃和烯烃。

③加氢卤酸反应。环丙烷在室温下很容易和氢卤酸（HCl、HBr、HI）反应，而环丁烷在室温时与氢卤酸一般不反应。

④与H₂SO₄加成。环丙烷的取代衍生物在室温下用浓硫酸处理，再和水共热，可以发生如下反应：

实验事实证明，环丙烷与卤素X₂、氢卤酸HX以及浓硫酸H₂SO₄的加成反应是一类离子型加成反应，其类似的反应历程将在第四章学习。当环丙烷的衍生物与HX或H₂SO₄加成时，加成符合Markovnikov 规则（简称马氏规则），酸中的H⁺（亲电试剂）加在连氢较多的碳原子上，而X^-或HS（亲核试剂）加在连氢较少的碳原子上。

思考题

3-1　如何用简便的化学方法区别1，2-二甲基环丙烷和环戊烷两个同分异构体。