Сульфурилфторид

Сульфурѝлфтори́д — неорганическое соединение серы(VI), кислорода и фтора с формулой SO₂F₂ (может рассматриваться как оксофторид серы). Бесцветный газ (при нормальных условиях) без запаха. Молекула сульфурилфторида имеет конфигурацию искажённого тетраэдра, с расположенным в центре шестивалентным атомом серы.

Сульфурилфторид
Общие
Систематическое наименование	Сульфурилфторид
Традиционные названия	Серный фторид
Хим. формула	SO2F2
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	102,06 г/моль
Плотность	при 0 °C 1,623 г/см³
Энергия ионизации	13,04 ± 0,01 эВ[1]
Термические свойства
Температура
• плавления	−135,7 °C
• кипения	−55,2 °C
• разложения	400 °C
Давление пара	15,8 ± 0,1 атм[1]
Химические свойства
Растворимость
• в воде	4,5 мл/100 мл, ??
• в H2SO4	0 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	2699-79-8
PubChem	17607
Рег. номер EINECS	220-281-5
SMILES	O=S(=O)(F)F
InChI	InChI=1S/F2O2S/c1-5(2,3)4 OBTWBSRJZRCYQV-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WT5075000
ChEBI	39287
ChemSpider	16647
Безопасность
Токсичность	высокая
NFPA 704	0 3 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Реакционная способность

Сульфурилфторид является дифторангидридом серной кислоты, однако он значительно менее реакционноспособен по отношению к нуклеофилам, чем хлористый сульфурил, напоминая своей инертностью гексафторид серы.

Сульфурилфторид растворим в воде (4,5 мл на 100 мл при 16,5 °C), однако его гидролиз в нейтральных и кислых растворах протекает медленно, и он может быть отогнан из таких растворов при пониженном давлении. При температуре выше +150°C быстро гидролизуется при избытке воды до фтороводорода и серной кислоты. При недостатке воды образуется фторсульфоновая кислота:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}F_{2}+H_{2}O\xrightarrow {>+150^{o}C} \ HSO_{3}F+HF\uparrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}F_{2}+2H_{2}O\xrightarrow {>+150^{o}C} \ H_{2}SO_{4}+2HF\uparrow }}}$

Сульфурилфторид является электрофилом и быстро гидролизуется в щелочных растворах до фторсульфоната:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}F_{2}+2OH^{-}\rightarrow FSO_{3}^{-}+F^{-}+H_{2}O}}}$

Реакция протекает по механизму нуклеофильного замещения. В водных растворах цианидов сульфурилфторид быстро гидролизуется до сульфата.

Сульфурилфторид также быстро реагирует с водными растворами нуклеофилов: так, с аммиаком он образует сульфуриламид:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}F_{2}+4NH_{3}\rightarrow SO_{2}(NH_{2})_{2}+2NH_{4}F}}}$

и с фенолятом натрия:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}F_{2}+C_{6}H_{5}ONa\rightarrow C_{6}H_{5}OSO_{2}F+NaF}}}$

Синтез

Впервые сульфурилфторид был получен Муассаном и Лебо фторированием диоксида серы, в качестве катализатора использовалась нагретая платина, так как при смешение газообразных фтора с диоксидом серы при комнатной температуре зачастую приводило к взрывам:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+F_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}}}}$

В лабораторной практике синтеза сульфурилхлорида обычно исходят из фторсульфината калия, получаемого взаимодействием фторида калия и диоксида серы^[2]:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+KF\rightarrow KSO_{2}F}}}$

Фторсульфинат калия далее может быть фторирован смесью фтора и воздуха в отношении 1:1, которую пропускают через никелевую трубку, заполненную солью, при температурах до 60—70°, выход почти количественный:

${\displaystyle {\mathsf {KSO_{2}F+F_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}+KF}}}$

Сульфурилфторид также может быть получен из фторсульфината натрия «безфторным» методом, в этом случае фторсульфинат натрия сначала хлорируется с образованием фторхлорсульфурила:

${\displaystyle {\mathsf {NaSO_{2}F+Cl_{2}\rightarrow SO_{2}ClF+NaCl}}}$

который далее вводится в реакцию с фторсульфинатом калия при 180 °C^[3]:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}ClF+KSO_{2}F\rightarrow SO_{2}F_{2}+KCl+SO_{2}}}}$

Сульфурилфторид с выходом 95-98 % может быть получен фторированием диоксида серы фторидом серебра(II) при 180°:

${\displaystyle {\mathsf {SO_{2}+2AgF_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}+2AgF}}}$

Сульфурилфторид также может быть получен термическим разложением фторсульфонатов двухвалентных металлов (бария, стронция и цинка, в случае фторсульфоната кальция при температуре разложения при 500° образуются лишь следовые количества сульфурилфторида):

${\displaystyle {\mathsf {Ba(OSO_{2}F)_{2}\rightarrow BaSO_{4}+SO_{2}F_{2}}}}$

Применение

Используется в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми, а также для фумигации зданий. Благодаря большей, чем у воздуха, плотности, сульфурилфторид высокоэффективен против обитающих в земле насекомых, например, против муравьёв и термитов.

Поскольку сульфурилфторид интенсивно поглощает в инфракрасной области и медленно разлагается в атмосфере, то он потенциально является парниковым газом (в 4000–5000 раз более сильным чем диоксид углерода), однако вследствие малых масштабов производства он не вносит сколь-либо заметной доли в парниковый эффект^[4].

См. также

• Сульфурилхлорид