3-环烷烃

环烷烃::物理性质

• 熔点、沸点、密度：比同碳数的烷烃高

环烷烃::张力

\(n\)	环烷烃	张力
\(\in[3,4]\)	小环	大（角张力 \(E_\theta\)、扭转张力 \(E_\phi\)）
\(\in[5,7]\)	正常环	很小
\(\in[8,11]\)	中环	较正常环大（非键作用）
\(\geq 12\)	大环	几乎没有张力

\(E\)	成因
\(E_{nb}\)	非键作用，非键合距离过小（小于范氏半径和）
\(E_1\)	键长变化，成键距离偏离（偏离正常键长）
\(E_\theta\)	角张力，键角偏离（偏离109°28'引起张力，张力随键角偏离而增大）
\(E_\phi\)	扭转张力，扭转角变化（重叠式构象引起张力）

• 张力能：\(E_{nb}>E_1>E_\theta>E_\phi\)
• 五元和五元以上的环烷经都是稳定的

环烷烃::取代

自由基取代制卤代环烷烃

\(\ce{△ ->[Cl2][光照] △-Cl}\)

\(\ce{⬠ ->[Br2][光照] ⬠-Br}\)

\(\ce{⎔ ->[Br2][光照] ⎔-Br}\)

\(\ce{⎔-CH3 ->[Br2][光照] ⎔}\substack{\ce{_\diagup CH3}\\\ce{^\diagdown Br\ \ \ }}\)

环烷烃::开环

催化加氢制烷

\(\ce{△ ->[Ni,\ H2][40\degree C,\ 常压] CH3CH2CH3}\)

\(\ce{□ ->[Ni,\ H2][110\degree C,\ 常压] CH3CH2CH2CH3}\)

\(\ce{⬠ ->[Pt,\ H2][330\degree C,\ 常压] CH3CH2CH2CH2CH3}\)

\(\ce{△-CH2CH3 ->[Ni,\ H2][80\degree C] CH3CH2\overset{\underset{|}{\!\!\!\!\!\!\phantom{H3}CH3\!\!\!\!\!\!}}{C}HCH3}\)（支链化合物较稳定）

• 小环环烷烃：环较小的易开环，环丙烷活性最大

加溴制二溴代烷

\(\ce{△ ->[Br2][室温] \underset{\overset{|}{Br}}{C}H2-CH2-\underset{\overset{|}{Br}}{C}H2}\)

\(\ce{□ ->[Br2][加热] \underset{\overset{|}{Br}}{C}H2-CH2-CH2-CH2-\underset{\overset{|}{Br}}{C}H2}\)

\(\substack{\ce{CH2-CH2-CH2}\\\ce{\diagup\phantom{H-\!-\!-\!-\!-\!-\!-}\diagdown\phantom{H}}\\\ce{CH-\!-\!-\!-CH2-\!-\!-\!-CH}\\\ce{\diagdown\phantom{H-\!-\!-\!-\!-\!-\!-}\diagup\phantom{H}}\\\ce{CH2-\!-\!-\!-CH2}}\ce{->[Br2]}\substack{\ce{CH2-CH2-CH2}\\\ce{\diagup\phantom{H-\!-\!-\!-\!-\!-\!-}\diagdown\phantom{H}}\\\ce{Br-C-\!-\!-\!-CH2-\!-\!-\!-C-Br}\\\ce{\diagdown\phantom{H-\!-\!-\!-\!-\!-\!-}\diagup\phantom{H}}\\\ce{CH2-\!-\!-\!-CH2}}\)

加溴化氢制溴代烷

\(\ce{△ ->[HBr][室温] CH3-CH2-\underset{\overset{|}{Br}}{C}H2}\)

\(\ce{△-CH3 ->[HBr] CH3CH2\underset{\overset{|}{Br}}{C}HCH3}\)

\(\ce{\begin{array}{r}\phantom{}_\diagdown\\\phantom{}^\phantom{\diagup}\end{array}_\overline{\diagdown\diagup}\begin{array}{l}_\diagup\\^\diagdown\end{array} ->[HBr] \overset{|}{\underset{\overset{|}{\!\!\!\!\phantom{H3}CH3\!\!\!\!}}{C}}H-\overset{|}{\underset{\overset{|}{Br}}{C}}-}\)

• 断裂规则：含氢最多、最少的碳之间断裂
• 加成规则：氢上加氢（类似于马氏规则）

环烷烃::氧化反应

• 环丙垸不能使高锰酸钾溶液褪色
• 三元环对氧化剂相当稳定，含三元环的多环化合物氧化时，三元环可以保持不变

\(\ce{->[O2]}\) 氧化为羟基、羰基

\(\substack{△\\\phantom{:}\\▽}\!⬡\!\substack{△\\\phantom{:}\\▽}\ce{->[O2]}\substack{△\\\phantom{:}\\▽}\!\overset{\underset{||}{\ce{O}}}{\underset{\overset{||}{\ce{O}}}{⬡}}\!\substack{△\\\phantom{:}\\▽}\)

\(\ce{⬡ ->[O2] \overset{\underset{|}{\!\!\!\!\phantom{H}OH\!\!\!\!}}{⬡} + \overset{\underset{||}{O}}{⬡}}\)

\(\ce{->[HNO3][\Delta]}\) 开环氧化为羧基

\(\ce{⬡->[HNO3][\Delta]}\left.\tiny^|\!\right.\ce{\begin{array}{l}_\diagup\phantom{}-COOH\\^\diagdown\phantom{}-COOH\end{array}}\)