Каждый атом углерода в циклоалканах находится в состоянии sp³-гибридизации и образует четыре σ-связи С─С и С─Н.

Углы между циклами зависят от размера цикла. В простейших циклах С₃ и С₄ углы между связями С─С сильно отличаются от тетраэдрического угла 109,28⁰, что создает в молекулах напряжение и обеспечивает их высокую реакционную способность. Свободное вращение вокруг связей С─С, образующих цикл, невозможно.

Строение малых циклов

Минимальный цикл циклопропанов – это три атома. При образовании молекулы атомы углерода образуют друг с другом σ-связи.

σ-Связи по определению образуются по линии, соединяющей центры атомов, в таком случае цикл должен представлять собой равносторонний треугольник с углом между связями 60⁰С.

Это существенное отличие от тетраэдрического угла 109°28'. Поэтому связь становится изогнутой, она уже не лежит на линии, соединяющей центры атомов.

Такие изогнутые связи из-за их характерной формы называют «банановыми».

Эти связи напряженные и легко разрываются, поэтому молекулы малых циклов (циклопропан и циклобутан) являются химически очень активными.

Строение обычных циклов

Для обычных циклов, например для циклогексана, характер связей будет другим.

В его молекуле углы между орбиталями близки к тетраэдрическим, т.к шестичленный цикл в отличие от трехчленного может изогнуться нужным образом в пространстве. Из-за этого связи в больших циклах такие же прочные как в алканах. Поэтому циклопентан и циклогексан – малоактивные вещества.

Циклоалканы