# Tetrafluoruro di zolfo

Il tetrafluoruro di zolfo è il composto chimico dello zolfo tetravalente, di formula SF$_4$. In condizioni standard è un gas incolore, tossico e corrosivo. A contatto con acqua o umidità rilascia fluoruro di idrogeno (HF), anch'esso molto pericoloso. Questo composto è un reagente utile per la sintesi di alcuni composti organici fluorurati, importanti nell'industria chimica e farmaceutica.

## Struttura della molecola SF$_4$

Nel tetrafluoruro di zolfo lo zolfo è allo stato di ossidazione +4. L'atomo di zolfo, che ha sei elettroni di valenza, ha qui intorno a sé 10 elettroni per cui SF$_4$ può dirsi una molecola ipervalente; due di questi formano una coppia solitaria su S. La molecola è del tipo AX$_4$E e, usando i principi della teoria VSEPR, si può prevedere che la molecola sia a forma di altalena, forma derivante dalla bipiramide trigonale, con S al centro. La molecola ha simmetria C$_{2v}$. La coppia di elettroni non condivisa occupa una posizione equatoriale nella virtuale bipiramide trigonale, insieme a due dei quattro atomi di fluoro, gli altri due sono nelle posizioni assiali. Conseguentemente, si hanno due diverse distanze di legame: per gli F assiali si ha S–F$_{ax}$ = 164,3 pm e per quelli equatoriali S–F$_{eq}$= 154,2 pm. Come succede in genere, i leganti in posizione assiale sono legati più debolmente e quindi con legami più lunghi.
La molecola ha una certa polarità, non molto pronunciata, μ = 0,63 D. Lo spettro RMN del $^{19}$F del tetrafluoruro di zolfo presenta un solo segnale, indicando che le posizioni degli atomi di fluoro equatoriali e assiali si interconvertono rapidamente nella scala dei tempi della RMN stessa, con un meccanismo di pseudorotazione.

## Sintesi e reattività

Il modo più pratico per produrre tetrafluoruro di zolfo è facendo reagire dicloruro di zolfo (SCl$_2$) e fluoruro di sodio (NaF) in un solvente aprotico come l'acetonitrile a 75 °C:
    ${\ce {3SCl2 + 4NaF -> SF4 + S2Cl2 + 4NaCl}}$
La reazione è una disproporzione di SCl$_2$, dove S è allo stato di ossidazione +2: in due di queste molecole S si riduce a +1 (S$_2$Cl$_2$) e nell'altra si ossida a (+4) (SF$_4$).
Alternativamente, è possibile preparare il tetrafluoruro di zolfo a partire da Zolfo e Bromo in presenza di Fluoruro di potassio .
    ${\ce {S + 2Br2 + 4KF -> SF4 + 4KBr}}$
Il tetrafluoruro di zolfo a temperatura ambiente è stabile ed è un gas incolore, tossico e corrosivo. Diventa instabile in presenza di umidità, e reagisce istantaneamente con acqua decomponendosi:
    ${\ce {SF4 + 2H2O -> 4HF + SO2}}$
È un agente fluorurante molto energico e selettivo. Ad esempio:
    ${\ce {I2O5 + 5SF4 -> 2IF5 + 5OSF2}}$
    ${\ce {4BCl3 + 3SF4 -> 4BF3 + 3SCl2 + 3Cl2}}$

## Uso di SF$_4$ nella sintesi di fluorocarburi

Il tetrafluoruro di zolfo è usato in chimica organica per convertire i gruppi C−OH e C=O in C−F e CF$_2$. Alcuni alcoli formano direttamente il corrispondente fluorocarburo. Aldeidi e chetoni danno difluoruri geminali. La presenza di protoni in alfa al carbonile induce reazioni secondarie e porta a rese minori (30-40%). Gli acidi carbossilici sono convertiti in trifluorometil derivati. Ad esempio, la reazione tra acido eptanoico e SF$_4$ a 100-130 °C forma 1,1,1-trifluoroeptano. I prodotti secondari di queste fluorurazioni, che comprendono SF$_4$ residuo, SOF$_2$ e SO$_2$, sono tossici ma si possono neutralizzare per trattamento con idrossido di potassio (KOH) acquoso. Recentemente si sta abbandonando l'uso di tetrafluoruro di zolfo in favore del trifluoruro di dietilamminozolfo, Et$_2$NSF$_3$, dove Et = CH$_3$CH$_2$. Questo reagente ha il vantaggio di essere liquido e si prepara a partire dal tetrafluoruro di zolfo:
    ${\ce {SF4 + Me3SiNEt2 -> Et2NSF3 + Me3SiF}}$