Lưu huỳnh tetrafluoride

Lưu huỳnh tetrafluoride là một hợp chất vô cơ với công thức hóa học SF4. Hợp chất này tồn tại dưới dạng khí ở các điều kiện chuẩn. Nó là một chất ăn mòn, giải phóng HF khi tiếp xúc với nước hoặc độ ẩm. Mặc dù những đặc điểm này rất có hại, hợp chất này là một chất thử hữu ích cho việc điều chế các hợp chất fluor hữu cơ, một số trong đó có vai trò quan trọng trong ngành dược phẩm và các ngành công nghiệp hóa chất đặc biệt.

Cấu trúc
Lưu huỳnh trong SF4 ở trạng thái oxy hóa +4. Trong tổng số lưu huỳnh của sáu điện hóa trị, hai tạo thành một cặp đơn. Do đó, cấu trúc của SF4 có thể được dự đoán dựa trên các nguyên tắc của lý thuyết VSEPR: nó có hình dạng bập bênh, với S ở giữa. Một trong ba vị trí xích đạo bị chiếm bởi một cặp electron không liên kết đơn độc. Do đó, phân tử này có hai loại phối tử riêng biệt, hai trục và hai xích đạo. Khoảng cách liên kết  là 164,3 pm và  là 154,2 pm. Nó là một hợp chất điển hình cho các phối tử dọc trục trong các phân tử tăng lên được liên kết ít mạnh mẽ hơn. Trái ngược với SF4, phân tử liên quan SF6 có lưu huỳnh ở trạng thái 6+, không có điện hóa trị nào không liên kết với lưu huỳnh, do đó phân tử này có một cấu trúc hình cánh diện cân đối cao. Tương phản với SF4, SF6 trơ một cách lạ thường về mặt hóa học.

Phổ 19F NMR của SF4 cho thấy chỉ có một tín hiệu, cho thấy các vị trí của các nguyên tử F và axi xích đạo nhanh chóng chuyển đổi qua sự giả định.

Tổng hợp và sản xuất
SF4 được tạo ra bởi phản ứng của SCl2, Cl2 và NaF:
SCl2 + Cl2 + 4NaF → SF4↑ + 4NaCl
Xử lý SCl2 với NaF cũng cho SF4 chứ không phải SF2. SF2 không ổn định, nó ngưng tụ với chính nó để tạo thành SF4 và S2F2

Sử dụng SF4 để tổng hợp fluorocarbon
Trong tổng hợp hữu cơ, SF4 được sử dụng để chuyển các nhóm COH và C=O thành các nhóm CF và CF2. Một số cồn có thể cung cấp fluorocarbon tương ứng. Ketone và aldehyde cho mạch đifluoride. Sự hiện diện của proton alpha đến cacbonyl dẫn đến phản ứng phụ và hiệu suất giảm (30–40%). Cũng diol có thể cho este sunfit tuần hoàn, (RO)2SO. Các acid cacboxylic chuyển thành dẫn xuất trifluorometyl. Ví dụ cho acid heptanoic tác dụng với SF4 ở 100–130 ℃ tạo ra 1,1,1-trifluoroheptan. Hexafluoro-2-butyne cũng có thể được sản xuất tương tự từ acid acetylenđicacboxylic. Các sản phẩm phụ từ những chất fluoride này, bao gồm SF4 không phản ứng, SOF2 và SO2, độc nhưng có thể được trung hòa bằng cách xử lý với dung dịch KOH.

Việc sử dụng SF4 đang bị thay thế trong những năm gần đây do xử lý thuận tiện hơn đietylaminosulfur trifluoride, Et2NSF3, "DAST", với Et = CH3CH2. Thuốc thử này được điều chế từ SF4::
SF4 + Me3SiNEt2 → Et2NSF3 + Me3SiF

Các phản ứng khác
Lưu huỳnh chlorropentafluoride (SF5Cl), một nguồn hữu ích của nhóm SF5, được chuẩn bị từ SF4.

Sự thủy phân của SF4 cho lưu huỳnh dioxide:
SF4 + 2H2O → SO2 + 4HF
Phản ứng này tiến hành thông qua chất trung gian là thionyl fluoride, thường không can thiệp vào việc sử dụng SF4 làm chất phản ứng.

Độc tính
SF4 phản ứng bên trong phổi với độ ẩm. SF4 rất độc.

Tham khảo

Hợp chất lưu huỳnh
Hợp chất fluor
Hợp chất halogen của phi kim