正常情況下,中心碳原子的sp
雜化導致其共價鍵呈
正四面體結構。窗烷的四環構型則需要這些共價鍵更傾向於平面結構,因此不容易合成。
理論上,最小的窗烷包含4個3員環(
環丙烷),稱為[3,3,3,3]窗烷。下一個成員[4,4,4,4]窗烷包含四個稠合的
環丁烷體系,如同窗戶一般。
命名窗烷時,只需要將各環中
碳原子數目數出,以
逗號相隔,並用
方括弧括起來,後面接上“窗烷”就可以了。窗烷也有系統命名,如[4,4,4,4]窗烷的系統命名是:
四環[3.3.1.0.0]壬烷。
在某些極端情況下正四面體結構的碳徹底變成平面四邊形結構。平面四邊形
甲烷的
分子軌道圖像表明,三個sp
雜化軌道中的兩個軌道分別與兩個
氫原子成普通的σ鍵,第三個雜化軌道與兩個剩餘的氫原子成
三中心兩電子鍵,僅利用兩個氫的電子。而碳的兩個
未成對電子則被擠進垂直的p軌道。由於
共振,四個碳氫鍵是完全等同的。電腦模擬表明完成這樣的過程需要95-250kcal/mol的能量。
張力很大的[4,4,4,5]窗烷已被
合成出來。
X射線衍射表明中心碳原子
鍵角大約為130°,並且
鍵長較短(149pm於普通的159pm)。
第一個合成的窗烷是[4,5,5,6]窗烷:
氮雜[4,5,5,5]窗烷也於最近被合成出來,以便
結晶被X射線衍射分析。