四氟化硫

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
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  Y
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
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	0 3 2 COR
允许暴露限值	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–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（英语：Pseudorotation）快速相互转换。^[4]

SF₄的分子内动态平衡

合成和制造

利用二氯化硫、氯、氟化钠反应在乙腈下可以合成，反应如下。

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（英语：Hexafluoro-2-butyne）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