9.8. Теория напряжения Байера
В 1885 г. профессор Мюнхенского университета Адольф Байер предложил теорию, объясняющую некоторые аспекты химии циклических соединений. Часть его теории, рассматривающая способность к раскрытию цикла у циклопропанов и циклобутанов, общепринята и сегодня, хотя сейчас она излагается с других, более современных позиций. В остальном теория оказалась основанной на неверных предпосылках и была отвергнута.
Байер рассуждал следующим образом. В общем случае, когда атом углерода связан с четырьмя другими атомами, между каждыми двумя связями образуется тетраэдрический угол, равный 109,5° (1,911 рад). Однако
колъцо циклопропана представляет собой треугольник с углом 60° (1,047 рад), а кольцо циклобутана — квадрат с углом 90° (1,571 рад). Поэтому в циклопропане или циклобутане две связи у каждого из атомов углерода не могут образовать тетраэдрический угол и угол между ними должен быть «сжат» до 60° (1,047 рад) или 90° (1,571 рад).
Эти отклонения углов связей от нормального тетраэдрического значения делают эти молекулы «напряженными-» и, следовательно, неустойчивыми по сравнению с молекулами с тетраэдрическими углами связей. Циклопропан и пиклобутан склонны вступать в реакции раскрытия кольца, поскольку при этом «снимается» напряжение и образуются более устойчивые ациклические соединения. Поскольку искажение углов в циклопропане (
) более значительно, чем в циклобутане 
то циклопропан является более напряженным, более неустойчивым и более склонным к реакциям раскрытия кольца, чем циклобутан.
Углы в правильном пятиугольнике [105° (1,832 рад)] весьма близки к тетраэдрическим 
(1,911 рад)], и поэтому циклопентан должен быть практически свободен от углового напряжения. Углы в правильном шестиугольнике [120° (
несколько превышают тетраэдрические, на основании чего Байер предположил (ошибочно!), что в циклогексане должно быть некоторое напряжение. Далее он также ошибочно предположил, что при переходе к циклогептану, циклооктану и т. д. отклонения величин углов от 109,5° будут увеличиваться, вследствие чего молекулы будут становиться все более напряженными.
Итак, Байер предположил, что циклы, меньшие или большие пяти- или шестичленкых, неустойчивы. Именно в силу этой неустойчивости трех- и четырехчленные циклы подвергаются реакциям раскрытия кольца; та же причина объясняет значительные трудности, связанные с синтезом циклов большего размера. Как согласуется теория напряжения Байера с фактами?
