* ヒューケルのルール： それらはすべて、6π電子を備えた平面の環状システムを備えており、芳香族性の要件を満たしています。
* 共鳴安定化： 3つのリングすべてが共鳴構造を示し、リング全体にπ電子を非局在させ、安定性に寄与します。
しかし、チオフェンの強化された芳香族性は、これらの重要な要因から生じます。
* 硫黄の電気陰性度： 硫黄は、酸素や窒素よりも電気陰性です。これは、チオフェンの硫黄原子が共鳴構造の負電荷をより安定させることができ、電子の非局在化と芳香族性の増加につながることを意味します。
* 硫黄のより大きなサイズ： 酸素や窒素と比較して硫黄のより大きな原子サイズにより、リング内の炭素原子のp軌道とより大きなオーバーラップが可能になります。これにより、オーバーラップが増加し、πシステムが強化され、芳香族性がさらに向上します。
* 硫黄の過結合に参加する能力： 硫黄の空のD軌道は、πシステムとの過結合に参加し、リングの安定性に寄与します。
要約すると、3つのヘテロサイクルはすべて芳香がありますが、チオフェンの強化された芳香族性は、硫黄原子のより大きな電気陰性度、より大きなサイズ、および過結合に関与する能力から生じ、π電子の非局在性と安定化の増加につながります。
3つのヘテロサイクルの簡単な比較を次に示します。
|ヘテロサイクル|芳香族性|理由|
| --- | --- | --- |
|チオフェン|最高|硫黄の電気陰性度、サイズ、および過結合|
|ピロール|中程度|窒素の電気陰性度|
|フラン|最低|酸素の電気陰性度の低下と過変量の欠如|
これらの化合物間の芳香族性の違いは劇的ではないことを忘れないでください。それらはすべて非常に芳香系のシステムであり、微妙な違いは主にそれらの反応性に影響します。
