任务四　环己烷及脂环烃的识用

实例分析

在环烷烃中，目前使用较多的是环己烷，主要用于制备环己醇、环己酮和尼龙6、尼龙66的原料。国内产量达到30万～45万吨/年。在涂料工业中广泛用作溶剂，能溶解树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等。

一、环己烷

结构简式，为单环脂环烃。

1.物理性质

有汽油气味的无色流动性液体，沸点80.8℃，易挥发，不溶于水，可与乙醇、乙醚、丙酮、苯等多种有机溶剂混溶。在甲醇中的溶解度为100份甲醇可溶解57份环己烷（25℃）。易燃烧，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.3％～8.3％（体积分数）。

2.化学性质及用途

环己烷对酸、碱比较稳定，与中等浓度的硝酸或混酸在低温下不发生反应，与稀硝酸在100℃以上的封管中发生硝化反应，生成硝基环己烷。在铂或钯催化下，350℃以上发生脱氢反应生成苯。环己烷与氯化铝在温和条件下则异构化为甲基环戊烷。

（1）氧化反应

在不同的条件下环己烷氧化反应所得的主要产物不同。例如，在185～200℃，10～40atm下，用空气氧化时，得到90％的环己醇。

若用脂肪酸的钴盐或锰盐作催化剂在120～140℃、18～24atm下，用空气氧化，则得到环己醇和环己酮的混合物。

高温下用空气、浓硝酸或二氧化氮直接氧化环己烷可得到己二酸。在钯、钼、铬、锰的氧化物存在下，进行气相氧化则得到顺丁烯二酸。

环己醇、环己酮、己二酸均是重要的化工原料和中间体。

（2）卤代反应

在日光或紫外光照射下与卤素作用生成卤代物。

环己烷是重要的化工原料，主要用于合成尼龙纤维。也是大量使用的工业溶剂，常用于塑料工业中，溶解导线涂层的树脂，还用作油漆的脱漆剂、精油萃取剂等。工业上以苯为原料，通过催化加氢制取环己烷。

二、脂环烃

脂环烃是指碳链为环状结构而性质同脂肪烃相似的烃类。脂环烃衍生物数目众多，广泛存在于自然界，如萜类、甾族和大环内酯等，在生活和生产实际中具有重要作用。

1.脂环烃的分类

①根据脂环烃的不饱和程度分为饱和脂环烃和不饱和脂环烃。

饱和脂环烃又叫环烷烃，分子中没有不饱和键。例如：

不饱和脂环烃分子中含有双键或三键的脂环烃，包括环烯烃或环炔烃。例如：

②按照分子中所含碳环的数目分为单环脂环烃和多环脂环烃。

单环脂环烃，分子中只有一个碳环的脂环烃。如上例中的脂环烃均为单环脂环烃。环中含C3～C4的为小环，含C5～C7的为普通环，含C8～C12的为中环，含C12以上的为大环。

多环脂环烃，分子中含有两个以上碳环的脂环烃，比较复杂，不再叙述。

2.环烷烃的命名

环烷烃的命名与烷烃相似，根据成环碳原子数称为“某”烷，并在某烷前面冠以“环”字称为环某烷。例如：

环上带有支链时，一般以环为母体，支链为取代基进行命名，例如：

若环上有不饱和键时，编号从不饱和碳原子开始，并通过不饱和键，例如：

环上取代基比较复杂时，环烃部分作为取代基来命名。例如：

3.环烷烃的性质

（1）物理性质

环烷烃的物理性质与烷烃相似，在常温下，小环环烷烃是气体，普通环环烷烃是液体，大环环烷烃呈固态。环烷烃的熔点和沸点变化规律是随着分子中碳原子数目增加而升高，熔点、沸点和密度都比同碳数开链烷烃高。相对密度小于1，比水轻。环烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。

（2）化学性质及用途

环烷烃的化学性质与环的大小有关。小环（三元环、四元环）不稳定，与烯烃的性质相似，容易开环，发生加成反应。五元环以上的环烷烃比较稳定，与烷烃相似，只有在一定条件下，才能发生取代反应和氧化反应。

①取代反应。在高温或紫外光作用下，环戊烷及其以上的环烷烃与卤素发生取代反应，生成相应的卤代环烷烃。例如：

溴代环戊烷是具有樟脑气味的油状液体。沸点137℃，不溶于水，可溶于醇、醚等。主要用于合成利尿降压药物环戊噻嗪的原料。

②加成反应。小环环烷烃与烯烃相似，与H2、X2、HX发生加成反应。不过，随着环的增大，它的反应性能就逐渐减弱，五元环、六元环烷烃，即使在相当强烈的条件下也不开环。

a.催化加氢。在催化剂作用下，环丙烷和环丁烷比较容易发生开环加氢反应，生成相应的链烷烃。环的大小不同，加氢反应的难易程度也不同。环烷烃加氢反应的活性为环丙烷>环丁烷>环戊烷。

环己烷在一般条件下，不易发生加氢反应。

b.加卤素。环丙烷及其同系物在室温下就能与溴加成，而环丁烷必须在加热的情况下才能与溴反应。

环戊烷和环己烷即使加热也不能与溴发生加成反应。小环环烷烃与溴发生加成反应后，溴的红棕色消失，现象变化明显，可用于鉴别三元环、四元环烷烃。

c.加卤化氢。环丙烷及其烷基衍生物在常温下就能与溴化氢发生加成反应，而环丁烷需要加热后才能反应，生成开链一卤代烷烃。

环丙烷及其烷基衍生物与卤化氢发生加成反应时，环的断键位置通常发生在含氢较多与含氢较少的成环碳原子之间，并且遵守马氏规则。例如：

③氧化反应。与开链烷烃相似，不论是小环或大环环烷烃，在常温条件下都不能与一般氧化剂（如高锰酸钾水溶液）发生氧化反应。因此可用高锰酸钾水溶液鉴别环烷烃与烯烃、炔烃。

但若环的支链上有不饱和键时，不饱和键被氧化断裂，而环不破裂。

如果在加热条件下，用强氧化剂，或在催化剂存在下用空气作氧化剂，环烷烃能被氧化成各种氧化产物。例如，环己烷的氧化反应。