四氟肼

四氟肼（N₂F₄）在常溫常壓下是一種無色的活潑氣體。它是肼的一種含氟衍生物，有劇毒，與有機化合物接觸易爆炸。

四氟肼
IUPAC名 1,1,2,2-tetrafluorohydrazine
別名	四氟化二氮
識別
CAS號	10036-47-2  Y
PubChem	24845
ChemSpider	23228
SMILES	FN(F)N(F)F
InChI	1/F4N2/c1
性質
化學式	N2F4
摩爾質量	104.01 g·mol⁻¹
外觀	無色氣體[1]
密度	4.6 kg·m−3[2]
熔點	−164.5 °C, 108.7 K[3]
沸點	−73 °C, 200 K[3]
危險性
NFPA 704	0 4 3
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製法

四氟肼可以由三氟化氮在鐵等金屬還原劑存在下製得：

${\displaystyle {\rm {\ 2NF_{3}+Fe\rightarrow N_{2}F_{4}+FeF_{2}}}}$

三氟化氮與一氧化氮反應也可製得四氟肼，並產生亞硝酰氟^[4]：

${\displaystyle {\rm {\ 2NF_{3}+2NO{\xrightarrow {600^{o}C}}N_{2}F_{4}+2NOF}}}$

它在一些物質的化學合成中用作前體或催化劑。

結構

四氟肼存在兩種構象，能壘約為12.5kJ/mol。

性質

四氟肼與二氟化氮自由基處於分子-自由基平衡中：

${\displaystyle {\rm {\ N_{2}F_{4}\rightleftharpoons 2NF_{2}}}}$·

二氟化氮自由基使得四氟肼在高溫下略顯深藍色。正因為自由基的存在，使得四氟肼能發生許多相關的反應^[4]：

• 與一氧化氮偶聯：

${\displaystyle {\rm {\ N_{2}F_{4}+2NO\rightleftharpoons 2NONF_{2}\rightleftharpoons 2NO+2NF_{2}}}}$

• 自由基取代反應：

${\displaystyle {\rm {\ RCHO+N_{2}F_{4}\rightarrow RCONF_{2}+HNF_{2}}}}$

由這類反應可製備含二氟氨基的高能化合物。

• 自由基加成反應，二氟氨基加在碳碳雙鍵或三鍵的兩端碳上。

四氟肼與水緩慢反應並產生肼和氟化氫：

${\displaystyle {\rm {\ N_{2}F_{4}+4H_{2}O\rightarrow N_{2}H_{4}+4HF+2O_{2}}}}$

四氟肼可以用作火箭燃料中的高能液體氧化劑。這項應用於1959年時提出。^[5]

四氟肼也能與路易斯酸反應形成加合物，例如它與五氟化銻能形成N₂F₄·2SbF₅和N₂F₄·3SbF₅兩種加合物。在低溫下後者與二氧化硫反應能轉換為前者。核磁共振表明，N₂F₄·2SbF₅實際上是離子化合物N₂F₃⁺Sb₂F₁₁^-[4]。

參考資料

1. Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter, 2001, ISBN 0-12-352651-5
2. Stickstoff(II)-fluorid bei webelements.com
3. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements 2nd. Oxford:Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-7506-3365-4.
4. 張青蓮. 《无机化学丛书》第四卷：氮、磷、砷分族. 北京: 科學出版社. : P397–398. ISBN 7-03-002238-6.
5. Tetrafluorohydrazine （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） at DTIC.mil