烷烃与环烷烃概念与性质

烷烃与环烷烃区别
一、结构不同
1、烷烃：是开链的饱和链烃（saturated group)，分子中的碳原子都以单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。

2、环烷烃：含有脂环结构的饱和烃。

有单环脂环和稠环脂环。

含有1个脂环且环上无取代烷基的环烷烃，分子通式为CnH₂n。

二、范围不同
烷烃包括环烷烃，环烷烃是烷烃的一种。

三、性质不同
1、烷烃：低沸点(boiling point)的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠油状液体，无味；烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化；烷烃中的氢原子被卤原子（即第七主族元素）取代的反应称为卤化反应(halogenation)。

2、环烷烃：环烷烃有很高的发热量，凝固点低，抗爆性介于正构烃和异构烃之间。

化学性质和烷烃相似。

其中以五碳脂环和六碳脂环的性质较稳定。

烷烃烷烃即饱和烃（saturated group)，是只有碳碳单键的链烃，是最简单的一类有机化合物。

烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外，其余化合价全部为氢原子所饱和。

烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值，它的通式为CnH2 n+2。

分子中每个碳原子都是sp3杂化。

最简单的烷烃是甲烷。

烷烃中，每个碳原子都是四价的，采用sp3杂化轨道，与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键。

连接了1、2、3、4个碳的碳原子分别叫做伯、仲、叔、季碳；伯、仲、叔碳上的氢原子分别叫做伯、仲、叔氢。

为了使键的排斥力最小，连接在同一个碳上的四个原子形成四面体(tetrahedro n)。

甲烷是标准的正四面体形态，其键角为109°28′（准确值：arccos(-1/3)）。

理论上说，由于烷烃的稳定结构，所有的烷烃都能稳定存在。

但自然界中存在的烷烃最多不超过50个碳，最丰富的烷烃还是甲烷。

由于烷烃中的碳原子可以按规律随意排列，所以烷烃的结构可以写出无数种。

直链烷烃是最基本的结构，理论上这个链可以无限延长。

在直链上有可能生出支链，这无疑增加了烷烃的种类。

所以，从4个碳的烷烃开始，同一种烷烃的分子式能代表多种结构，这种现象叫同分异构现象。

随着碳数的增多，异构体的数目会迅速增长烷烃还可能发生光学异构现象。

当一个碳原子连接的四个原子团各不相同时，这个碳就叫做手性碳，这种物质就具有光学活性。

烷烃失去一个氢原子剩下的部分叫烷基[1]，一般用R-表示。

因此烷烃也可以用通式RH来表示。

烷烃最早是使用习惯命名法来命名的。

但是这种命名法对于碳数多，异构体多的烷烃很难使用。

于是有人提出衍生命名法，将所有的烷烃看作是甲烷的衍生物，例如异丁烷叫做2-一甲基丙烷。

现在的命名法使用IUPAC命名法，烷烃的系统命名规则如下：找出最长的碳链当主链，依碳数命名主链，前十个以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表碳数，碳数多于十个时，以中文数字命名，如：十一烷。

烷烃与环烷烃的物理性质及反应2023年了，烷烃和环烷烃作为有机化合物的两类重要代表，其物理性质和反应特点也得到广泛研究和应用。

下面我们就来了解一下关于烷烃和环烷烃的物理性质和反应特点。

一、烷烃和环烷烃的物理性质烷烃是指由碳和氢元素组成的链状无环分子，比如甲烷、乙烷、丙烷等。

而环烷烃则是由碳元素组成的环状分子，比如环已烷（环丁烷）、环己烷、环庚烷等。

烷烃和环烷烃的物理性质有以下几个方面：1. 相对密度相对密度是指物质的密度与水的密度比值。

烷烃和环烷烃的密度都比空气大，因此它们通常被称为“重油”。

其中，相对密度大于1的成分比较常见，比如烷烃中的正戊烷，相对密度为0.63；环烷烃中的环已烷，相对密度为0.68。

2. 熔点和沸点熔点和沸点是反映物质固体和液体状态转变的温度参数。

烷烃和环烷烃的熔点和沸点都较低，因此它们通常被称为“轻油”。

比如，正己烷（烷烃）的沸点为69℃，环己烷（环烷烃）的沸点为80℃。

3. 溶解度溶解度是指物质在某一温度下在一定量溶剂中溶解的最大量。

烷烃和环烷烃在水中一般难以溶解，但在烃溶剂中溶解度较高，且多数易溶于氯仿、甲醇、乙醇等有机溶剂中。

二、烷烃和环烷烃的反应特点烷烃和环烷烃的反应特点主要表现在以下几个方面：1. 燃烧反应烷烃和环烷烃可以在有效氧气和足够高温下燃烧产生水和二氧化碳。

烷烃燃烧时会产生更多的热量，而环烷烃在燃烧时则会产生更多的二氧化碳。

2. 卤素硝化反应烷烃和环烷烃可以通过卤素反应（如氯化、溴化）引入烷基或环基上的卤素原子。

此外，以烷烃为原料，经过硝化反应也可以得到硝基烷或硝基环烷。

3. 氧化反应烷烃和环烷烃可以在氧化剂存在下发生氧化反应，产生羰基化合物。

此类反应通常需要高温和高压反应条件。

此外，一些贵金属催化剂可以有效加速烷烃或环烷烃发生氧化反应。

4. 加成反应烷烃和环烷烃可以发生加成反应，即两个分子发生共价键的形成。

一些非常有代表性的方法包括烯烃加成、醇酸加成、醛酮加成等等。

有机化学考研考点归纳与2021年考研真题上第1章烷烃与环烷烃1.1 考点归纳一、烃的基本概念1．定义烷烃是只含碳、氢两种元素且碳原子均以单键相连的有机化合物，又称为饱和烃，也称石蜡烃。

2．分类（1）链烷烃：分子中没有环的烷烃，又称为脂肪烃，其通式为C n H2n＋2，n为碳原子数；（2）环烷烃：碳骨架是环状的饱和烃，又称为脂环化合物（alicyclic compound），其通式为；（3）单环烷烃：只含有一个环的环烷烃称为单环烷烃，单环烷烃的通式为C n H2n，与单烯烃互为同分异构体。

环烷烃按环的大小，分为：（1）小环：三、四元环；（2）普通环：五、六、七元环；（3）中环：八至十一元环；（4）大环：十二元环以上；（4）多环烷烃：含有两个或多个环的环烷烃称为多环烷烃；（5）集合环烷烃：环系各以环上一个碳原子用单键直接相连而成的多环烷烃；（6）桥环烷烃：两个环共用两个或多个碳原子的多环烷烃；（7）螺环烷烃：单环之间共用一个碳原子的多环烷烃称为。

二、烷烃的同系列及同分异构现象1．烷烃的同系列凡是有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数的增加而有规律地变化的化合物系列称为同系列。

同系列中的化合物互称为同系物。

相邻同系物在组成上相差CH2，这个CH2称为系列差。

2．烷烃的构造异构（1）分子式相同而结构相异的化合物叫做同分异构体。

烷烃的构造异构实质上是由于碳干构造的不同而产生的，所以往往又称为碳干异构。

书写构造式时，可用简式、碳干式、键线式等表示；（2）烷烃分子中，随着碳原子数的增加，构造异构体的数目也愈多；（3）构造异构体的物理性质都不同。

直链烷烃的沸点要比带有支链的构造异构体的沸点高。

3．碳原子分类及烷基（1）按它们所连碳原子数目的不同，可分为：①只连有一个碳原子的称为伯碳原子（或称第一碳原子），通常也用“l°”来表示；②连有两个碳原子的称为仲碳原子（或称第二碳原子），常用“2°”表示；③连有三个碳原子的称为叔碳原子（或称第三碳原子），常用“3°”表示；④连有四个碳原子的称为季碳原子（或称第四碳原子），常用“4°”表示。

烷烃与环烷烃的结构与性质烷烃与环烷烃是有机化合物中的两类基本结构类型，它们在碳原子间的连接方式以及分子结构上存在着明显的差异，这也导致了它们在性质上的显著区别。

下面将就烷烃和环烷烃的结构与性质进行详细讨论。

1. 烷烃的结构与性质烷烃是一类碳氢化合物，其分子中只包含碳碳键和碳氢键，没有其他官能团。

烷烃根据碳原子之间的连接方式可以分为直链烷烃和支链烷烃两种。

直链烷烃的一般分子式为CnH2n+2，其中n为大于等于1的整数。

直链烷烃的碳原子按照链状排列，最简单的直链烷烃为甲烷，其分子式为CH4。

直链烷烃的性质主要取决于其分子量和分子结构，通常是无色、无味、无毒的气体或液体，具有较好的燃烧性能。

支链烷烃是指在碳原子链上存在支链或分支结构的烷烃，例如异构的正丁烷和2-甲基丁烷。

支链烷烃的性质通常比直链烷烃具有较强的空间立体结构，因此支链烷烃的沸点、密度、熔点等性质会与直链烷烃有所不同。

2. 环烷烃的结构与性质环烷烃是一类碳氢化合物，其分子结构中存在一个或多个碳原子环。

根据不同的碳环数目，环烷烃可以分为环丙烷、环戊烷等不同类型。

环烷烃的分子式通常为CnH2n，其中n为大于等于3的整数。

环烷烃由于分子结构上存在环状碳骨架，因此其性质与烷烃有较大差异。

环烷烃通常具有较高的沸点和熔点，且不易溶于一般有机溶剂。

环烷烃中的环状结构会影响其立体构型和空间结构，因此环烷烃也具有较强的立体异构性。

环烷烃的立体异构性在有机合成反应中具有重要的意义，常被用于合成一些特定结构的有机物。

综上所述，烷烃与环烷烃在结构与性质上存在着明显的差异，了解烷烃与环烷烃的结构与性质不仅有助于理解有机化合物的基本特征，还能为有机合成反应的设计与调控提供重要参考。

烷烃和环烷烃的化学性质及制备一、烷烃的主要化学性质总体：稳定，自由基型反应居多。

（一）燃烧和氧化一般条件下不与普通氧化剂反应，剧烈可燃烧，C→CO2，H→H2O，（杂→氧化物）。

有机化学中：氧化——加氧or 去氢还原——加氢or 去氧（二）卤代反应（实质：取代反应）取代反应（substitution reaction）是指有机化合物受到某类试剂的进攻，致使分子中一个原子(或基团)被这个试剂所取代的反应。

分为亲电取代、亲核取代、自由基取代三类。

探讨一类有机反应主要从以下四个方面展开：反应产物、反应类型、反应历程、反应活性（反应活性又可从试剂和底物两个方面讨论）。

烷烃的取代属于自由基取代反应。

反应产物：一～多卤代烷反应类型：自由基型（反应条件：光照or 高温）反应历程：链引发、增长、终止反应活性：试剂角度考虑：氟〉〉氯〉溴〉〉碘底物角度考虑：叔氢〉仲氢〉伯氢二、烷烃的来源和制备1、烷烃是其他有机物的母体，一般不经人工合成，而是从天然气和石油中获得。

2、天然来源烷烃是相当复杂的混合物，难以分离。

若需纯粹烷烃，可人工合成来制备。

3、工业生产采用柯尔伯电解羧酸盐来制取4、实验室通过武兹、科瑞-郝思合成法以及还原反应来获得。

（1）武慈反应（制备对称烷烃）2RX（乙醚）+ Na → R-R + 2NaX ( X = Br、I ) （2）科瑞-郝思反应R2CuLi（二烷基铜锂）+ R’X → R-R’ + RCu（烷基铜）+ LiX（3）还原卤代烃、醇、醛、酮、酸等还原制得（见以后章节）三、环烷烃的主要化学性质总体：大环像烷，小环像烯。

（一）取代反应（卤代，自由基型）+ Br + HBrBr日光环己烷溴代环己烷（二）氧化反应1、可燃 → CO 2 ＋ H 2O2、特殊条件 → 开链二元羧酸+ O2Co HOOC(CH 2 )4 COOH 己二酸（合成尼龙66之主要原料）3、常温、常压、普通氧化剂 → 不反应应用：环烷烃常温下不能使酸性高锰酸钾褪色（开链烷烃也不能），可用于鉴别（见以后章节）。