四氟化硫是一种硫的氟化物,化学式为SF4。在标准环境下为无色具腐蚀性以及剧毒气体,接触水或潮湿环境会产生危险的氢氟酸。尽管如此,四氟化硫仍用于有机合成,是制作有机氟化合物的常用试剂。[3]
四氟化硫 | |||
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IUPAC名 Sulfur(IV) fluoride | |||
识别 | |||
CAS号 | 7783-60-0 | ||
PubChem | 24555 | ||
ChemSpider | 22961 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | QHMQWEPBXSHHLH-UHFFFAOYAT | ||
UN编号 | 2418 | ||
ChEBI | 30495 | ||
RTECS | WT4800000 | ||
性质 | |||
化学式 | SF4 | ||
摩尔质量 | 108.07 g·mol⁻¹ | ||
外观 | 无色气体 | ||
密度 | 1.95 g/cm3, −78 °C | ||
熔点 | −121.0 °C | ||
沸点 | −38 °C | ||
溶解性(水) | 分解 | ||
蒸气压 | 10.5 atm (22°C)[1] | ||
结构 | |||
分子构型 | 跷跷板型 | ||
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 腐蚀性 | ||
NFPA 704 | |||
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 四氟化钋 | ||
相关化合物 | 二氟化二硫 二氟化硫 六氟化硫 | ||
相关化学品 | 亚硫酰氟 | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
结构
四氟化硫中的硫为+4氧化态。硫有六粒价电子,其中两粒形成孤电子对。四氟化硫的形状可由VSEPR理论预计而知为跷跷板型,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–Fax键长为164.3 pm,S–Feq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。
合成和制造
- SCl2 + Cl2 + 4 NaF → SF4 + 4 NaCl
- 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 + 2 H2O → SO2 + 4 HF
毒性
- SF4 + 2 H2O → SO2 + 4 HF
外部链接
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