1885年，德国化学家阿道夫·冯·拜耳（Adolf von Baeyer，诺贝尔奖得主）提出了一种理论，解释了为什么最初的几种环烷烃相对稳定。他的理论基于以下信息：饱和化合物属于环烷烃类别；所有碳原子都应该形成109.50度的四面体角；如果键角偏离这个正常值，就会产生角应变；角应变会降低化合物的稳定性，且其影响程度与角应变的大小成正比。根据他的理论，所有环烷烃都是平面的、共面的，也就是说它们是二维结构，存在于同一个平面上。
环丙烷 < 环丁烷 < 环戊烷
- 所有平面环结构都是可用的。那些偏离正常值的四面体角度会导致环烷烃结构的不稳定性。
- 因此，由于负应变的存在，大环结构无法形成。
- 由于环己烷及更高环烷烃（如环庚烷、环辛烷等）中的碳原子呈非平面结构，这些化合物中的键角均小于109.50度。
环丙烷
环丙烷中的三个碳原子构成了一个等边三角形。环丙烷中的 C-C-C 键之间的夹角为 60°。因此，每条键的夹角被压缩到了 60°，并且每条键都向内偏移了 1/2(109°28' - 60°) = 24°44'。这里的 24°44' 表示每条键偏离正常四面体方向的偏差角度。环丁烷
四个碳原子排列成一个正方形，分别位于四个角上。这意味着 C-C-C 键之间的角度为 90°，每个键的角应变是 (109°28' - 90°) / 2 = 9°44'。环戊烷
一个普通的五边形由五个碳原子组成，这些碳原子位于五边形的五个角上。环戊烷的碳-碳-碳键之间的键角为108°。每个键所承受的角度应变是 (109°28' - 108°) / 2 = 0°44'。环己烷
在环己烷中，每个碳原子都位于六边形的四个角上。环己烷中的 C-C-C 键角为 120°。对于环庚烷来说，其键角也会偏离正常的四面体角 1/2(109°28' - 120°) = -5°16'。环辛烷的极性为 -12°46'。来源；出处；推导
- 为了满足环的几何结构，C-C键必须被压缩，这一点由+符号表示。而根据-符号的提示，C-C键需要被拉伸以适应环的几何形状。环的应变由角度应变的大小决定，无论该应变是正还是负。
- 与环丙烷一样，它的结构与正常的四面体角度偏差最大。这使得它极其不稳定，稍有外力就可能发生破裂，从而释放出内部的所有能量。
- 为了便于理解，我们可以这样解释：环戊烷的分子结构与标准的四面体角度存在一定的偏差。由于这种偏差最小，环戊烷所处的应力状态也相对较低，因此它应该是最稳定的分子结构。
- 根据拜耳应变理论（Baeyer Strain Theory），预计环己烷及更高级的环烷烃会变得越来越不稳定，从而具有更强的反应性。
环丙烷 < 环丁烷 < 环戊烷
限制；局限性
- 尽管拜耳公司曾认为环烷烃是平面的，但这一理论存在局限性。
- 拜耳公司无法解释较大环系统中的角度应变现象。
- 尽管拜耳曾预测环戊烷比环己烷更稳定，但实际上情况恰恰相反。
- 在拜耳（Baeyer）的观点中，较大的环状结构被认为是不可想象的，因为它们会受到负应变的影响；然而实际上这些结构确实存在，并且稳定性更高。较大的环状结构并没有平面的边缘，而是存在一种“褶皱”，这种褶皱能够消除角度应变。