σ 单键 · 自由旋转
代表物: 乙烷 CH₃–CH₃、丁烷
轨道特征: σ 键具有 圆柱对称性 (cylindrical symmetry),沿键轴旋转不破坏轨道重叠。
构象: 可自由旋转产生无数构象 (交叉式 / 重叠式),能垒仅 ~12 kJ/mol,室温下快速翻转。
异构现象: 无顺反异构体,两端基团相对位置不固定。
π 双键 · 旋转受限
代表物: 乙烯 CH₂=CH₂、2-丁烯
轨道特征: π 键由 p 轨道 侧面重叠 形成,旋转 90° 会完全破坏重叠。
能垒: 打破 π 键需 ~260 kJ/mol,必须 UV 光或高温 才能实现旋转。
异构现象: 存在稳定的 cis / trans (E/Z) 异构体,可分离、可鉴定。