張力學説

早期，A.von拜耳將碳原子的四面體理論用到環烷烴上，認為碳環為一平面，若鍵角偏離正常的碳四面體鍵角(109°28′)越大，則脂環的張力越大。由於五或六元環的鍵角與109°28′相近，所以最為穩定。

拜耳的張力學説在有機化學發展史上起過一定的作用。但是拜耳還將這個學説沿用於六元或大於六元環的化合物，事實證明，這是錯誤的（見環己烷）。

一般來説，有兩種分子結構可以產生不正常的鍵角：一是小環化合物，它們的軌道交疊要比正常的軌道交疊小，這樣產生的張力稱為小鍵角張力；另一種是分子中非鍵原子間，由於幾何形狀所限，被迫處於彼此靠近的距離，從而產生張力，這種張力稱為非鍵合的相互作用。三元環和四元環有很大的鍵角張力。三元環的鍵角為60°，離正常的109°28′偏差很大，同時環上的三對氫原子均處於重疊式位置，容易產生張力，因而很不穩定。與正常的sp3雜化軌道相比，三元環上碳原子的四個雜化軌道並不均等，兩個成環軌道的s成分少一些，比較接近於p軌道，而兩個環外軌道比正常的sp3雜化軌道有更多的s成分。由於這個特點，環丙烷在某些方面與烯烴的行為類似，能與很多試劑作用，發生開環反應。四元環的環內鍵角為90°，比三元環大一些，張力也就小一點。但是由於有四個張力鍵，同時環上有四對氫原子處於重疊式位置，因而四元環也不大穩定。

光譜研究證明，環丁烷不是平面的，其中一個亞甲基是彎曲的，與其他三個碳原子構成的平面形成25°夾角，從而減少了重疊式氫原子之間的張力，所以環丁烷的開環反應不如環丙烷容易，需要較激烈的條件。

近年來合成一些有代表性的高張力多環化合物，例如下列立體形狀的多環：這些環烷被稱為籠形化合物。這些高張力環烷的發現對有機結構理論和合成化學的研究都有重要的意義。

王積濤編：《高等有機化學》，人民教育出版社，北京，1980。　高振衡編：《物理有機化學》，人民教育出版社，北京，1982。 ^[1]