四氟化硫

四氟化硫是一種硫的氟化物，化學式為SF₄。在標準環境下為無色具腐蝕性以及劇毒氣體，接觸水或潮濕環境會產生危險的氫氟酸。儘管如此，四氟化硫仍用於有機合成，是製作有機氟化合物的常用試劑。^[3]

四氟化硫
Ball-and-stick model of sulfur tetrafluoride Space-filling model of sulfur tetrafluoride
IUPAC名 Sulfur(IV) fluoride
識別
CAS號	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編號	2418
ChEBI	30495
RTECS	WT4800000
性質
化學式	SF4
莫耳質量	108.07 g·mol⁻¹
外觀	無色氣體
密度	1.95 g/cm3, −78 °C
熔點	−121.0 °C
沸點	−38 °C
溶解性（水）	分解
蒸氣壓	10.5 atm (22°C)[1]
結構
分子構型	蹺蹺板型
偶極矩	0.632 德拜[2]
危險性
MSDS	ICSC 1456
歐盟編號	未列出
主要危害	劇毒 腐蝕性
NFPA 704	0 3 2 COR
允許暴露限值	none[1]
相關物質
其他陰離子	二氯化硫 二溴化二硫 三氟化硫
其他陽離子	二氟化氧 四氟化硒 四氟化碲 四氟化釙
相關化合物	二氟化二硫 二氟化硫 六氟化硫
相關化學品	亞硫醯氟
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

結構

四氟化硫中的硫為+4氧化態。硫有六粒價電子，其中兩粒形成孤電子對。四氟化硫的形狀可由VSEPR理論預計而知為蹺蹺板型，其中硫在分子的中心。三個赤道位置之一被沒有成鍵的孤對電子占據。因此，該分子具有兩種不同類型的氟原子，兩個在軸向位置，另外兩個在赤道位置。四氟化硫中的S–F_ax鍵長為164.3 pm，S–F_eq鍵長為154.2 pm。超價分子中的軸向原子通常鍵合較弱。相較於SF₄，相關的SF₆的硫在+6氧化態，沒有未鍵合的價電子，使得這個分子有非常對稱的八面體結構。此外和SF₄相反，SF₆極端惰性。

SF₄的¹⁹F NMR光譜只有一個信號，這表明軸向和赤道的氟原子位置通過假旋轉（英語：Pseudorotation）快速相互轉換。^[4]

SF₄的分子內動態平衡

合成和製造

利用二氯化硫、氯、氟化鈉反應在乙腈下可以合成，反應如下。

SCl₂ + Cl₂ + 4 NaF → SF₄ + 4 NaCl

SF₄ 可以由SCl₂ 和NaF 在乙腈下反應而成：^[5]

3 SCl₂ + 4 NaF → SF₄ + S₂Cl₂ + 4 NaCl

SF₄ 也可以在沒有溶劑的情況下在高溫下生產的。^[6][7]

此外， SF₄ 可以由S、NaF和Cl₂在高溫下(225–450 °C)反應而成。^[6][7]

在較低溫度下 (20–86 °C) 高產率合成 SF₄ 的方法有用Br₂代替Cl₂、S 和KF反應而成：^[8]

S + (2 + x) Br₂ + 4 KF → SF₄↑ + x Br₂ + 4 KBr

用於合成有機氟化合物

在有機合成中，SF₄可以把COH和C=O基團分別氟化成CF和CF₂。^[9]某些醇可以被四氟化硫氟化成一氟化物，而酮和醛會被氟化成偕二氟化物。羰基α質子的存在會導致副反應並降低產率至30-40%。二醇和四氟化硫的反應會產生環狀的亞硫酸酯 (RO)₂SO。羧酸和四氟化硫反應，可以得到三氟甲基化合物。舉個例子，庚酸和SF₄在100–130 °C下反應，會產生1,1,1-三氟庚烷。類似的，六氟丁炔（英語：Hexafluoro-2-butyne）可以從丁炔二酸開始合成。反應的副產物包括未反應的SF₄、SOF₂和SO₂，這些有毒物質可以被氫氧化鉀中和。

近年來，SF₄的使用正在被更方便處理的二乙氨基三氟化硫 (CH₃CH₂)₂NSF₃所取代。^[10]這種試劑是從SF₄開始合成的：^[11]

SF₄ + Me₃SiNEt₂ → Et₂NSF₃ + Me₃SiF

其它反應

五氟氯化硫（SF
5Cl）是SF₅基團的有用來源。這種化合物是由SF₄製備的。^[12]

SF₄的水解會產生二氧化硫：^[13]

SF₄ + 2 H₂O → SO₂ + 4 HF

該反應會產生氟化亞碸中間體進行，通常不會干擾SF₄試劑的使用。^[5]

毒性

SF
4會和肺部的水分反應，形成二氧化硫和氫氟酸：^[14]

SF₄ + 2 H₂O → SO₂ + 4 HF