輪烷是一種機械聯鎖的分子結構，由穿過大環的啞鈴形分子組成。該名稱源自拉丁語中的輪(rota)和軸(axis)。輪烷的兩個組分在動力學上被捕獲，因為啞鈴的末端（通常稱為塞子）大于環的內徑并防止組分的解離（脫開），因為這將需要顯著扭曲共價鍵。許多關于輪烷和其他機械互鎖的分子結構（如鏈烷）的研究都集中在它們的有效合成或用作人工分子機器上。然而，在天然存在的肽中發現了輪烷亞結構的例子，包括：胱氨酸結肽、環肽或套索肽，例如小菌素J25。

1967年最早報道的輪烷合成依賴于統計概率，即如果啞鈴形分子的兩半在存在大環的情況下發生反應，那么一小部分將通過環連接。為了獲得合理數量的輪烷，將大環連接到固相載體上，用啞鈴的兩半處理70次，然后從載體上切下，得到6%的產率。然而，輪烷的合成有了顯著的進步，并且可以通過利用氫鍵、金屬配位、疏水力、共價鍵或庫侖相互作用對組分進行預組織來獲得有效的產率。合成輪烷的三種最常見的策略是封蓋、剪切和滑動，盡管其他方法確實存在。最近，

通過加帽法合成強烈依賴于熱力學驅動的模板效應；也就是說，線通過非共價相互作用保持在大環內，例如與環糊精大環的旋轉化作用涉及利用疏水效應。然后通過使螺紋客體的末端與大基團反應，將這種動態絡合物或假輪烷轉化為輪烷，防止解離。

除了在這種情況下啞鈴形分子是完整的并且與部分大環結合之外，剪切方法類似于加帽反應。然后部分大環在啞鈴形分子周圍發生閉環反應，形成輪烷。

滑動方法是利用輪烷的熱力學穩定性的方法。如果啞鈴的端基尺寸合適，它將能夠在較高溫度下可逆地穿過大環。通過冷卻動態復合物，它在較低溫度下被動力學捕獲為輪烷。

Leigh及其同事最近開始探索一種策略，其中模板離子也可以在促進關鍵的最終共價鍵形成反應中發揮積極作用，該反應捕獲聯鎖結構（即金屬具有雙重功能，作為模板）纏繞前體并催化反應物之間形成共價鍵）。

基于輪烷的分子機器因其在分子電子學中作為邏輯分子開關元件和分子穿梭的潛在用途而引起了人們的初步興趣。這些分子機器通常是基于大環在啞鈴上的運動。大輪車可以像輪子和軸一樣圍繞啞鈴的軸旋轉，也可以沿其軸從一個位置滑動到另一個位置。控制大環的位置允許輪烷充當分子開關，大環的每個可能位置對應于不同的狀態。這些輪烷機器可以通過化學和光化學輸入進行操作。基于輪烷的系統也已被證明具有分子肌肉的功能。在2009年，有報道稱在GlycorotaxaneMolecularMachine中從一個肢體到另一個肢體的多米諾骨牌效應。在這種情況下，可以控制吡喃甘露糖苷塞子的4C1或1C4椅子狀構象，這取決于大環的定位。2012年，Chem.報道了由雙套索分子機器（也稱為旋轉大環）組成的獨特的偽大環。科學。這些結構可以根據pH值收緊或放松。在這些新的分子機器中還觀察到了可控的跳繩運動。這些結構可以根據pH值收緊或放松。在這些新的分子機器中還觀察到了可控的跳繩運動。這些結構可以根據pH值收緊或放松。在這些新的分子機器中還觀察到了可控的跳繩運動。

作為長效染料的潛在應用是基于啞鈴形分子內部的增強穩定性。對環糊精保護的輪烷偶氮染料的研究確定了這一特性。通過防止內部方酸部分的親核攻擊，更多的反應性方酸染料也被證明具有增強的穩定性。輪烷染料的穩定性增強歸因于大環的絕緣作用，它能夠阻止與其他分子的相互作用。

在納米記錄應用中，某種輪烷以Langmuir-Blodgett薄膜的形式沉積在ITO涂層玻璃上。當用掃描隧道顯微鏡探針的尖端施加正電壓時，尖端區域的輪烷環切換到啞鈴的不同部分，由此產生的新構象使分子從表面伸出0.3納米。這個高度差對于存儲點來說已經足夠了。目前還不知道如何擦除這種納米記錄薄膜。

可接受的命名法是在括號中指定輪烷組分的數量作為前綴。因此，由單個啞鈴狀軸向分子組成的輪烷，其軸周圍有一個大環，稱為[2]輪烷，磷酸二烷基酯中心磷酸基團周圍的兩個氰基星分子為[3]輪烷。