stringtranslate.com

Тетрафторид серы

Тетрафторид серы — это химическое соединение с формулой SF4 . Это бесцветный едкий газ, который выделяет опасный газ фтористый водород при воздействии воды или влаги. Тетрафторид серы — полезный реагент для получения фторорганических соединений , [3] некоторые из которых важны в фармацевтической и специальной химической промышленности.

Структура

Сера в SF 4 находится в степени окисления +4 с одной неподеленной парой электронов. Атомы в SF 4 расположены в форме качелей , с атомом серы в центре. Одно из трех экваториальных положений занято несвязывающей неподеленной парой электронов. Следовательно, молекула имеет два различных типа лигандов F, два аксиальных и два экваториальных. Соответствующие расстояния связи составляют S–F ax = 164,3 пм и S–F eq = 154,2 пм. Для аксиальных лигандов в гипервалентных молекулах типично быть связанными менее прочно.

Спектр ЯМР 19F SF4 обнаруживает только один сигнал, что указывает на то , что аксиальное и экваториальное положения атома F быстро взаимопревращаются посредством псевдовращения . [ 4]

Внутримолекулярное динамическое равновесие SF 4 .

Синтез и производство

В лабораторных условиях тетрафторид серы получают из элементарной серы и фторида кобальта [5]

С + 4CoF3 → СФ4 + 4CoF2

SF4 в промышленных масштабах производится путем реакции SCl2 и NaF с ацетонитрилом в качестве катализатора [6]

3 SCl2 + 4 NaF → SF4 + S2Cl2 + 4 NaCl

При более высоких температурах (например, 225–450 °C) растворитель становится излишним. Более того, дихлорид серы может быть заменен элементарной серой (S) и хлором (Cl 2 ) . [7] [8]

Низкотемпературная (например, 20–86 °C) альтернатива хлорирующему процессу, описанному выше, использует жидкий бром (Br 2 ) в качестве окислителя и растворителя: [9]

S(тв) + 2 Br 2 (л; избыток) + 4KF(тв) → SF 4 ↑ + 4 KBr(бром)

Использование в синтезе фторорганических соединений

В органическом синтезе SF4 используется для преобразования групп COH и C=O в группы CF и CF2 соответственно . [10] Эффективность этих преобразований сильно варьируется .

В лабораторных условиях использование SF4 было заменено более безопасным и простым в обращении диэтиламиносерным трифторидом, (C2H5 ) 2NSF3 , « DAST » : [ 11 ] Этот реагент готовят из SF4 : [ 12 ]

SF4 + ( CH3 ) 3SiN ( C2H5 ) 2 → ( C2H5 ) 2NSF3 + ( CH3 ) 3SiF​​​​​

Другие реакции

Пентафторид хлорида серы ( SF
5Cl ), полезный источник группы SF5 , получают из SF4 . [ 13]

SF4 + Cl2 + CsF → SF5 Cl + CsCl

Гидролиз SF4 дает диоксид серы : [14]

SF4 + 2H2O → SO2 + 4HF

Эта реакция протекает через посредничество тионилфторида , что обычно не мешает использованию SF4 в качестве реагента. [6]

При обработке аминов SF4 и основанием образуются дифториды аминосеры. [15]

Токсичность

СФ
4реагирует внутри легких с влагой, образуя диоксид серы и фтористый водород , который образует высокотоксичную и едкую плавиковую кислоту [16]

Ссылки

  1. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0580". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ Tolles, WM; WM Gwinn, WD (1962). "Структура и дипольный момент для SF 4 ". J. Chem. Phys. 36 (5): 1119–1121. Bibcode :1962JChPh..36.1119T. doi :10.1063/1.1732702.
  3. ^ Wang, C.-LJ (2004). "Тетрафторид серы". В Paquette, L. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X. hdl : 10261/236866 . ISBN 9780471936237.
  4. ^ Холлеман, А. Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
  5. ^ Kwasnik, W. (1963). "Соединения фтора: тетрафторид серы". В Brauer, Georg (ред.). Handbook of Preparative Inorganic Chemistry . Том 1. Перевод Riley, Reed F. (2-е изд.). NY, NY: Academic Press. стр. 168. LCCN  63-14307 – через Интернет-архив.
  6. ^ ab Fawcett, FS; Tullock, CW (1963). "Sulfur(IV) Fluoride" (PDF) . Неорганические синтезы . Том 7. стр. 119–124. doi :10.1002/9780470132388.ch33. ISBN 978-0-470-13166-4.
  7. ^ Tullock, CW; Fawcett, FS; Smith, WC; Coffman, DD (1960). «Химия тетрафторида серы. I. Синтез тетрафторида серы». J. Am. Chem. Soc . 82 (3): 539–542. doi :10.1021/ja01488a011.
  8. ^ US 2992073, Tullock, CW, «Синтез тетрафторида серы», выдан в 1961 г. 
  9. ^ Winter, RW; Cook PW (2010). "Упрощенный и эффективный метод приготовления SF 4 с использованием брома ". J. Fluorine Chem. 131: 780-783. doi :10.1016/j.jfluchem.2010.03.016
  10. ^ Hasek, WR (1961). "1,1,1-Трифторгептан". Органические синтезы . 41 : 104. doi : 10.15227/orgsyn.041.0104.
  11. ^ Fauq, AH (2004). " N , N -диэтиламиносульфур трифторид". В Paquette, L. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X. hdl : 10261/236866 . ISBN 9780471936237..
  12. ^ WJ Middleton; EM Bingham (1977). "Трифторид диэтиламиносеры". Органические синтезы . 57 : 440. doi : 10.15227/orgsyn.057.0050.
  13. ^ Найман, Ф.; Робертс, ХЛ; Ситон, Т. (1966). "Пентафторид хлорида серы" (PDF) . Неорганические синтезы . Том 8. McGraw-Hill. стр. 160. doi :10.1002/9780470132395.ch42. ISBN 9780470132395.
  14. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  15. ^ Грюнвелл, Джон Р.; Дай, Сандра Л. (1975). «Новое поколение бензонитрил-N-сульфида». Tetrahedron Letters . 16 (21): 1739–1740. doi :10.1016/s0040-4039(00)72247-7. ISSN  0040-4039.
  16. ^ Джонстон, Х. (2003). Мост, который не атаковали: гражданские исследования химического оружия во время Второй мировой войны . World Scientific. стр. 33–36. ISBN 981-238-153-8.