四氟化硫

四氟化硫
Ball-and-stick model of sulfur tetrafluoride	Space-filling model of sulfur tetrafluoride
	IUPAC名; Sulfur(IV) fluoride
识别
CAS号	7783-60-0
PubChem	24555
ChemSpider	22961
SMILES	FS(F)(F)F;
InChI	1/F4S/c1-5(2,3)4;
InChIKey	QHMQWEPBXSHHLH-UHFFFAOYAT
UN编号	2418
ChEBI	30495
RTECS	WT4800000
性质
化学式	SF4
	108.07 g·mol⁻¹
外观	無色氣體
密度	1.95 g/cm3, −78 °C
熔点	−121.0 °C
沸点	−38 °C
溶解性（水）	分解
蒸氣壓	10.5 atm (22°C)[1]
结构
分子构型	蹺蹺板型
偶极矩	0.632 德拜[2]
危险性
MSDS	ICSC 1456
欧盟编号	未列出
主要危害	剧毒; 腐蝕性
NFPA 704	0 3 2 COR
PEL	none[1]
相关物质
其他阴离子	二氯化硫; 二溴化二硫; 三氟化硫
其他阳离子	二氟化氧; 四氟化硒; 四氟化碲; 四氟化釙
相关化合物	二氟化二硫; 二氟化硫; 六氟化硫
相关化学品	亞硫酰氟
	若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

四氟化硫是一种硫的氟化物，化學式為S F₄。在標準環境下為無色具腐蝕性以及劇毒氣體，接觸水或潮濕環境會产生危險的氢氟酸。儘管如此，四氟化硫仍用於有機合成，是製作有机氟化合物的常用試劑。[3]

結構

四氟化硫中的硫為+4氧化态。硫有六粒價電子，其中兩粒形成孤電子對。四氟化硫的形狀可由VSEPR理論預計而知為蹺蹺板型，其中硫在分子的中心。三个赤道位置之一被没有成键的孤对电子占据。因此，该分子具有两种不同类型的氟原子，两个在轴向位置，另外两个在赤道位置。四氟化硫中的S–F_ax键长为164.3 pm，S–F_eq键长为154.2 pm。超价分子中的轴向原子通常键合较弱。相较于SF₄，相关的SF₆的硫在+6氧化态，没有未键合的价电子，使得这个分子有非常对称的八面体结构。此外和SF₄相反，SF₆极端惰性。

SF₄的¹⁹F NMR光谱只有一个信号，这表明轴向和赤道的氟原子位置通过假旋转快速相互转换。[4]

SF₄的分子内动态平衡

合成和製造

利用二氯化硫、氯、氟化鈉反應在乙腈下可以合成，反應如下。

SCl₂ + Cl₂ + 4 NaF → SF₄ + 4 NaCl

SF₄ 可以由SCl₂ 和NaF 在乙腈下反应而成：[5]

3 SCl₂ + 4 NaF → SF₄ + S₂Cl₂ + 4 NaCl

SF₄ 也可以在没有溶剂的情况下在高温下生产的。[6][7]

此外， SF₄ 可以由S、NaF和Cl₂在高温下(225–450 °C)反应而成。[6][7]

在较低温度下 (20–86 °C) 高产率合成 SF₄ 的方法有用Br₂代替Cl₂、S 和KF反应而成：[8]

S + (2 + x) Br₂ + 4 KF → SF₄↑ + x Br₂ + 4 KBr

用于合成有机氟化合物

在有机合成中，SF₄可以把COH和C=O基团分别氟化成CF和CF₂。[9]某些醇可以被四氟化硫氟化成一氟化物，而酮和醛会被氟化成偕二氟化物。羰基α质子的存在会导致副反应并降低产率至30-40%。二醇和四氟化硫的反应会产生环状的亚硫酸酯 (RO)₂SO。羧酸和四氟化硫反应，可以得到三氟甲基化合物。举个例子，庚酸和SF₄在100–130 °C下反应，会产生1,1,1-三氟庚烷。类似的，六氟丁炔可以从丁炔二酸开始合成。反应的副产物包括未反应的SF₄、SOF₂和SO₂，这些有毒物质可以被氢氧化钾中和。

近年来，SF₄的使用正在被更方便处理的二乙氨基三氟化硫 (CH₃CH₂)₂NSF₃所取代。[10]这种试剂是从SF₄开始合成的：[11]

SF₄ + Me₃SiNEt₂ → Et₂NSF₃ + Me₃SiF

其它反应

五氟氯化硫（SF
5Cl）是SF₅基团的有用来源。这种化合物是由SF₄制备的。[12]

SF₄的水解会产生二氧化硫：[13]

SF₄ + 2 H₂O → SO₂ + 4 HF

该反应会产生氟化亚砜中间体进行，通常不会干扰SF₄试剂的使用。[5]

毒性

SF
4会和肺部的水分反应，形成二氧化硫和氢氟酸：[14]

SF₄ + 2 H₂O → SO₂ + 4 HF

外部連結

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[PGCH-1] NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. . NIOSH.

[2] Tolles, W. M.; W. M. Gwinn, W. D. . J. Chem. Phys. 1962, 36: 1119–1121. doi:10.1063/1.1732702.

[3] Wang, C.-L. J. . Paquette, L. (编). . New York: J. Wiley & Sons. 2004. doi:10.1002/047084289X. hdl:10261/236866 .

[4] Holleman, A. F.; Wiberg, E. . San Diego: Academic Press. 2001. ISBN 0-12-352651-5.

[IS-5] Fawcett, F. S.; Tullock, C. W. . Inorganic Syntheses. 1963, 7: 119–124. doi:10.1002/9780470132388.ch33.

[IN-6] Tullock, C. W.; Fawcett, F. S.; Smith, W. C.; Coffman, D. D. . J. Am. Chem. Soc. 1960, 82 (3): 539–542. doi:10.1021/ja01488a011.

[TP-7] US 2992073,Tullock, C.W.,「Synthesis of Sulfur Tetrafluoride」,发行于1961

[8] Winter, R.W.; Cook P.W. (2010). "A simplified and efficient bromine-facilitated SF₄-preparation method". J. Fluorine Chem. 131: 780-783. doi:10.1016/j.jfluchem.2010.03.016

[9] Hasek, W. R.. "1,1,1-Trifluoroheptane". Org. Synth.; Coll. Vol. 5: 1082.

[10] Fauq, A. H. . Paquette, L. (编). . New York: J. Wiley & Sons. 2004. doi:10.1002/047084289X. hdl:10261/236866 ..

[11] W. J. Middleton. "Diethylaminosulfur Trifluoride". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 440.

[Nyman-12] Nyman, F.; Roberts, H. L.; Seaton, T. . Inorganic Syntheses (McGraw-Hill). 1966, 8: 160. doi:10.1002/9780470132395.ch42.

[13] Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. . 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英语）.

[14] Johnston, H. . World Scientific. 2003: 33–36. ISBN 981-238-153-8.