5.4　环烷烃的环张力和稳定性

根据燃烧热（ΔHc）的测定，已知烷烃分子中每增加一个CH2，燃烧热的增值基本上一定，平均为658.6kJ·mol-1。

环烷烃的燃烧热也随碳原子数的增加而增加，但不像烷烃那样有规律。环烷烃的通式是CnH2 n，即（CH2）n。因此环烷烃分子中每个CH2的燃烧热是ΔHc/n。由表5-2可以看出，环烷烃不仅不同分子的燃烧热不同，并且不同分子的每个CH2的燃烧热也不同。

表5-2　环烷烃的燃烧热

大多数环烷烃的ΔHc/n比烷烃的每个CH2的燃烧热高。这就表明环烷烃比开链烷烃具有更高的能量。这高出的能量叫做张力能。例如环丙烷的ΔHc/n为697.1kJ·mol-1，比烷烃的每个CH2的燃烧热（658.6kJ·mol-1）高38.5kJ·mol-1。这个差值就是环丙烷分子中每个CH2的张力能。环丙烷有三个CH2，因此分子的总张力能为38.5×3=115.5kJ·mol-1。不同的环烷烃张力能不同（见表5-3）。环己烷的每个CH2燃烧热与烷烃相等，它的张力能为零。因此环己烷是个没有张力能的环状分子。

表5-3　环烷烃的张力能　　

环烷烃的张力愈大，分子愈不稳定。环丙烷和环丁烷的张力能比其他的环烷烃都大很多，因为它们最不稳定，容易开环。环戊烷、环庚烷等的张力能不太大，因此比较稳定。环己烷和C12以上的大环化合物的张力能很小或等于零，因此它们都是很稳定的化合物。

为什么大多数环烷烃有张力，而其中环丙烷、环丁烷这两个小环的张力又特别大呢？要回答这个问题，必须了解环烷烃的结构。