5.2 脂環烴的性質
5.2.1 脂環烴的物理性質
環烷烴的性質和開鏈烷烴相差不大，環丙烷和環丁烷是氣體，高級環烷烴是固體。環烷烴體系具有剛性和對稱性，可以比直鏈烷烴排列得更緊密，范德華引力有所增強，故環烷烴的熔點和沸點都比相應的烷烴高一些，相比密度也比相應烷烴高，但仍比水輕。其中，熔點的變化相對無序，這可能和不同環的形狀在晶格中堆積的有效性有關。常見環烷烴的物理常數見表5-1。
表5-1 環烷烴的物理常數
5.2.2 脂環烴的化學性質
（1）環烷烴的化學反應
①取代反應 環烷烴和烷烴一樣，也是飽和烴。在光或熱的引發下環烷烴可以發生鹵代反應，生成相應的鹵代物。例如：
②開環反應——加成反應 環烷烴中小環化合物，特別是三碳環化合物，和一些試劑作用時容易發生環破裂而與試劑相結合的反應。這些反應常叫做開環反應，有時候也叫做加成反應。
a.催化加氫 環烷烴在催化劑存在下與氫作用，可以開環而與兩個氫原子相結合生成烷烴。但由于環的大小不同，催化加氫的難易不同。環丙烷很容易加氫，環丁烷需要在較高的溫度下加氫，而環戊烷和環己烷則必須在更強烈的條件下，例如在300℃以上用鉑催化，才能加氫。
由催化加氫可以看出，三碳環和四碳環都比較容易開環，它們都不太穩定。
b.加鹵素或鹵化氫 三碳環容易與鹵素、鹵化氫等加成，生成相應的鹵代烴。例如：
環丙烷的烷基衍生物與鹵化氫加成時，環的破裂發生在含氫最多和含氫最少的兩個碳原子之間，并且鹵化氫的加成符合馬爾科夫尼科夫規律。例如：
以上這些反應，在常溫下即能進行。
四碳環不像三碳環那么容易開環，在常溫下與鹵素、鹵化氫等不發生反應。
氧化反應在常溫下，環烷烴與一般氧化劑（如高錳酸鉀水溶液、臭氧等）不起反應。即使環丙烷，常溫下也不能使高錳酸鉀溶液褪色。但是在加熱時與強氧化劑作用，或在催化劑存在下用空氣氧化，環烷烴可以氧化成各種氧化產物。例如，用熱硝酸氧化環己烷，則環破裂生成二元酸。
環烷烴脫氫能成為芳香族化合物，把石油中的環烷烴或開鏈烷烴轉化為芳香烴的過程稱為芳構化（aromatization），這是獲得苯、甲苯等基本有機化工產品的重要手段。
（2）環烯烴和環二烯烴的反應
①環烯烴的加成反應 環烯烴像烯烴一樣，雙鍵很容易發生加氫、加鹵素、加鹵化氫、加硫酸等反應。例如：
②環烯烴的氧化反應 環烯烴的雙鍵也容易被氧化劑如高錳酸鉀、臭氧等氧化而斷裂生成開鏈的氧化產物。例如：
③共軛環二烯烴的雙烯加成反應 具有共軛雙鍵的環二烯烴具有共軛二烯烴的一般性質，也能與某些不飽和化合物發生雙烯加成反應。例如：
環戊二烯的雙烯加成反應，是合成含有六元環的雙環化合物的好方法。
環戊二烯在常溫下能合成二聚環戊二烯，這是兩分子環戊二烯之間發生了雙烯加成的結果。一分子環戊二烯作為雙烯體，另一分子則作為親雙烯體參加了反應。二聚環戊二烯受熱又可分解成環戊二烯。
