四氟肼

四氟肼（N₂F₄）在常温常压下是一种无色的活泼气体。它是肼的一种含氟衍生物，有剧毒，与有机化合物接触易爆炸。

四氟肼
IUPAC名 1,1,2,2-tetrafluorohydrazine
别名	四氟化二氮
识别
CAS号	10036-47-2  Y
PubChem	24845
ChemSpider	23228
SMILES	FN(F)N(F)F
InChI	1/F4N2/c1
性质
化学式	N2F4
摩尔质量	104.01 g·mol⁻¹
外观	无色气体[1]
密度	4.6 kg·m−3[2]
熔点	−164.5 °C, 108.7 K[3]
沸点	−73 °C, 200 K[3]
危险性
NFPA 704	0 4 3
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

制法

四氟肼可以由三氟化氮在铁等金属还原剂存在下制得：

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

三氟化氮与一氧化氮反应也可制得四氟肼，并产生亚硝酰氟^[4]：

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

它在一些物质的化学合成中用作前体或催化剂。

结构

四氟肼存在两种构象，能垒约为12.5kJ/mol。

性质

四氟肼与二氟化氮自由基处于分子-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温下略显深蓝色。正因为自由基的存在，使得四氟肼能发生许多相关的反应^[4]：

• 与一氧化氮偶联：

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

• 自由基取代反应：

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

由这类反应可制备含二氟氨基的高能化合物。

• 自由基加成反应，二氟氨基加在碳碳双键或三键的两端碳上。

四氟肼与水缓慢反应并产生肼和氟化氢：

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

四氟肼可以用作火箭燃料中的高能液体氧化剂。这项应用于1959年时提出。^[5]

四氟肼也能与路易斯酸反应形成加合物，例如它与五氟化锑能形成N₂F₄·2SbF₅和N₂F₄·3SbF₅两种加合物。在低温下后者与二氧化硫反应能转换为前者。核磁共振表明，N₂F₄·2SbF₅实际上是离子化合物N₂F₃⁺Sb₂F₁₁^-[4]。

参考资料

1. Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 编, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻译, 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. 张青莲. 《无机化学丛书》第四卷：氮、磷、砷分族. 北京: 科学出版社. : P397–398. ISBN 7-03-002238-6.
5. Tetrafluorohydrazine （页面存档备份，存于互联网档案馆） at DTIC.mil