大學有機化學中環丙烷反應性質教學探究

魏紅濤　李偉娜　劉清芝　徐魯斌

摘 要：環丙烷具有“小環似烯”的性質，因此環丙烷及其反應是脂環烴教學過程中比較重要的一部分，本文介紹了通過介紹環丙烷的機構與穩定性，以闡明環丙烷不同機理的加成反應以及其化學反應性質。

關鍵詞：環丙烷；結構；加成反應；氧化反應

中圖分類號：G61 文獻標志碼：A 文章編號：2095-9214（2016）01-0117-02

1883年佩金合成了環丙烷和環丁烷，發現三元環的反應活性比四元環大，但小于烯鍵。在本科有機化學教學過程中，通常會以“小環似烯，大環似烷”來總結脂環烴的反應通性。三元環有很大的角張力，鍵的斷裂比相應的烷烴容易得多。環丙烷在450-500℃熱解轉化成丙烯，與溴反應生成1，2-二溴丙烷，還可被氫化生成丙烷。不對稱烷基取代的環丙烷與氫鹵酸加成時，符合馬氏規則，氫原子加在含氫較多的碳原子上，即加成的位置發生在鏈接最少和最多烷基的碳原子間。小環不穩定，雖然它們的分子中都沒有不飽和鍵，能與氫氣、鹵素、鹵化氫等試劑發生C-C鍵斷裂的開環加成反應。教材通常采取角張力和燃燒熱來解釋，本文通過介紹環丙烷的成鍵碳的電子云密度，結合其結構，對環丙烷的化學反應性質教學內容設計如下。

環丙烷中，碳原子為不等性雜化。通過NMR耦合常數等證據表明，對通常的碳原子來說，一個s和三個p軌道雜化產生四個大致等價的sp3軌道，各有約25%的s成分。而對環丙烷碳原子來說，這四個雜化軌道并不等價。指向鍵外面的兩個軌道比通常的sp3軌道的s成分多，而環上用于成鍵的兩個軌道所含的s成分較少。……