stringtranslate.com

Тетрафторид серы

Тетрафторид серы — химическое соединение формулы SF 4 . Это бесцветный агрессивный газ, выделяющий опасный HF при контакте с водой или влагой. Несмотря на эти нежелательные характеристики, это соединение является полезным реагентом для получения фторорганических соединений , [3] некоторые из которых важны в фармацевтической и специальной химической промышленности.

Состав

Сера в SF 4 находится в формальной степени окисления +4 . Из шести валентных электронов серы два образуют неподеленную пару . Таким образом, структуру SF 4 можно предсказать, используя принципы теории VSEPR : это качели с буквой S в центре. Одну из трех экваториальных позиций занимает несвязывающая неподеленная пара электронов. Следовательно, молекула имеет два различных типа F-лигандов: два аксиальных и два экваториальных . Соответствующие расстояния связи составляют S – F ax = 164,3 пм и S – F eq = 154,2 пм. В гипервалентных молекулах аксиальные лиганды обычно связаны менее прочно. В отличие от SF 4 , родственная молекула SF 6 содержит серу в состоянии 6+, на сере не остается несвязывающих валентных электронов, поэтому молекула принимает высокосимметричную октаэдрическую структуру. В отличие от SF 4 , SF 6 чрезвычайно инертен химически.

Спектр ЯМР 19 F SF 4 обнаруживает только один сигнал, который 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 масштабах достаточно фторирования элементарной серы фторидом кобальта : [5]

С + 4КоФ 3 → СФ 4 + 4КоФ 2

Для крупномасштабного синтеза SF 4 получают реакцией SCl 2 и NaF в ацетонитриле : [6]

3 SCl 2 + 4 NaF → SF 4 + S 2 Cl 2 + 4 NaCl

При более высоких температурах (например, 225–450 °C) растворитель излишен. Кроме того, дихлорид серы можно заменить элементарной серой (S) и хлором (Cl 2 ) . [7] [8]

В низкотемпературной (например, 20–86 °C) альтернативе описанному выше процессу хлорирования используется жидкий бром (Br 2 ) в качестве окислителя и растворителя: [9]

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

Для синтеза фторорганических соединений

В органическом синтезе SF 4 используется для превращения групп COH и C=O в группы CF и CF 2 соответственно. [10] Эффективность этих преобразований сильно варьируется.

В лаборатории использование SF 4 было заменено более удобным в обращении трифторидом диэтиламиносеры Et 2 NSF 3 , «DAST»: [11] Этот реагент готовят из SF 4 : [12]

SF 4 + (CH 3 ) 3 SiN(C 2 H 5 ) 2 → (C 2 H 5 ) 2 NSF 3 + (CH 3 ) 3 SiF

Другие реакции

Пентафторид хлорида серы ( SF
5Cl ), полезный источник группы SF 5 , получают из SF 4 . [13]

SF 4 + Cl 2 + CsF → SF 5 Cl + CsCl

Гидролиз SF 4 дает диоксид серы : [14]

СФ 4 + 2 Н 2 О → SO 2 + 4 HF

Эта реакция протекает при посредничестве тионилфторида , который обычно не мешает использованию SF 4 в качестве реагента. [6]

При обработке аминов SF 4 и основанием образуются дифториды иминосеры. [15]

Токсичность

Сан-Франциско
4реагирует внутри легких с влагой, образуя диоксид серы и фторид водорода : [16]

Рекомендации

  1. ^ abcd Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0580». Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  2. ^ Толлес, WM; В.М. Гвинн, WD (1962). «Структура и дипольный момент SF 4 ». Дж. Хим. Физ. 36 (5): 1119–1121. Бибкод : 1962ЖЧФ..36.1119Т. дои : 10.1063/1.1732702.
  3. ^ Ван, C.-LJ (2004). «Тетрафторид серы». В Пакетте, Л. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. дои : 10.1002/047084289X. hdl : 10261/236866 . ISBN 9780471936237.
  4. ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 0-12-352651-5.
  5. ^ Квасник, В. (1963). «Соединения фтора: тетрафторид серы». Брауэр, Георг (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии. Том. 1. Перевод Райли, Рида Ф. (2-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 168. LCCN  63-14307 – через Интернет-архив.
  6. ^ аб Фосетт, FS; Таллок, CW (1963). Фторид серы (IV): (Тетрафторид серы) . Неорганические синтезы. Том. 7. С. 119–124. дои : 10.1002/9780470132388.ch33.
  7. ^ Таллок, CW; Фосетт, Ф.С.; Смит, WC; Коффман, Д.Д. (1960). «Химия тетрафторида серы. I. Синтез тетрафторида серы». Варенье. хим. Соц . 82 (3): 539–542. дои : 10.1021/ja01488a011.
  8. ^ US 2992073, Таллок, CW, «Синтез тетрафторида серы», выпущено в 1961 г. 
  9. ^ Зима, RW; Кук П.В. (2010). «Упрощенный и эффективный метод получения SF 4 с использованием брома ». J. Фтор Химия. 131: 780-783. doi :10.1016/j.jfluchem.2010.03.016
  10. ^ Гашек, WR (1961). «1,1,1-Трифторгептан». Органические синтезы . 41 : 104. дои : 10.15227/orgsyn.041.0104.
  11. ^ Фаук, АХ (2004). « N , N -Диэтиламиносера трифторид». В Пакетте, Л. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк: Дж. Уайли и сыновья. дои : 10.1002/047084289X. hdl : 10261/236866 . ISBN 9780471936237..
  12. ^ У. Дж. Миддлтон; Э. М. Бингхэм (1977). «Трифторид диэтиламиносеры». Органические синтезы . 57 : 440. дои : 10.15227/orgsyn.057.0050.
  13. ^ Найман, Ф.; Робертс, Х.Л.; Ситон, Т. (1966). «Хлорид серы Пентафторид». Неорганические синтезы . Неорганические синтезы. Том. 8. МакГроу-Хилл. п. 160. дои : 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. ^ Грунвелл, Р.; Дай, Л. Тетраэдр Летт. , 1975 , 1739.
  16. ^ Джонстон, Х. (2003). Мост не подвергся нападению: гражданские исследования химической войны во время Второй мировой войны . Всемирная научная. стр. 33–36. ISBN 981-238-153-8.