El tetrafluoruro de azufre es el compuesto químico con la fórmula S F 4 . Es un gas corrosivo incoloro que libera HF peligroso al exponerse al agua o la humedad. A pesar de estas características no deseadas, este compuesto es un reactivo útil para la preparación de compuestos organofluorados , [3] algunos de los cuales son importantes en la industria farmacéutica y química especializada .
Nombres | |||
---|---|---|---|
Nombre IUPAC Fluoruro de azufre (IV) | |||
Otros nombres Tetrafluoruro de azufre | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) | |||
CHEBI | |||
ChemSpider | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.029.103 | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
| ||
UNII | |||
un numero | 2418 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) | |||
| |||
| |||
Propiedades | |||
SF 4 | |||
Masa molar | 108,07 g / mol | ||
Apariencia | gas incoloro | ||
Densidad | 1,95 g / cm 3 , -78 ° C | ||
Punto de fusion | −121,0 ° C | ||
Punto de ebullición | -38 ° C | ||
reacciona | |||
Presión de vapor | 10,5 atmósferas (22 ° C) [1] | ||
Estructura | |||
Balancín ( C 2 v ) | |||
0,632 D [2] | |||
Peligros | |||
Principales peligros | corrosivo altamente tóxico | ||
Ficha de datos de seguridad | ICSC 1456 | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | |||
NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |||
PEL (permitido) | ninguno [1] | ||
REL (recomendado) | C 0,1 ppm (0,4 mg / m 3 ) [1] | ||
IDLH (peligro inmediato) | ND [1] | ||
Compuestos relacionados | |||
Otros aniones | Dicloruro de azufre Dibromuro de disulfuro Trifluoruro de azufre | ||
Otros cationes | Difluoruro de oxígeno Tetrafluoruro de selenio Tetrafluoruro de telurio | ||
Fluoruros de azufre relacionados | Disulfuro difluoruro de azufre difluoruro de disulfuro decafluoruro Hexafluoruro de azufre | ||
Compuestos relacionados | Fluoruro de tionilo | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
verificar ( ¿qué es ?) | |||
Referencias de Infobox | |||
Estructura
El azufre en SF 4 se encuentra en el estado de oxidación formal +4 . Del total de seis electrones de valencia del azufre , dos forman un par solitario . Por lo tanto, la estructura de SF 4 se puede anticipar utilizando los principios de la teoría VSEPR : es una forma de balancín , con S en el centro. Una de las tres posiciones ecuatoriales está ocupada por un par de electrones solitarios no enlazantes . En consecuencia, la molécula tiene dos tipos distintos de ligandos F, dos axiales y dos ecuatoriales . Las distancias de enlace relevantes son S – F ax = 164.3 pm y S – F eq = 154.2 pm. Es típico que los ligandos axiales en moléculas hipervalentes se unan con menos fuerza. En contraste con SF 4 , la molécula relacionada SF 6 tiene azufre en el estado 6+, ningún electrón de valencia permanece sin unirse al azufre, por lo tanto, la molécula adopta una estructura octaédrica altamente simétrica. En contraste con el SF 4 , el SF 6 es químicamente extraordinariamente inerte.
El espectro de 19 F NMR de SF 4 revela sólo una señal, lo que indica que las posiciones del átomo de F axial y ecuatorial se interconvierten rápidamente mediante pseudorrotación . [4]
Síntesis y fabricación
El SF 4 se produce por la reacción de SCl 2 y NaF en acetonitrilo : [5]
- 3 SCl 2 + 4 NaF → SF 4 + S 2 Cl 2 + 4 NaCl
El SF 4 también se produce en ausencia de disolvente a temperaturas elevadas. [6] [7]
Alternativamente, el SF 4 con alto rendimiento se produce utilizando azufre (S) , NaF y cloro (Cl 2 ) en ausencia de medio de reacción, también a temperaturas de reacción elevadas menos deseables (por ejemplo, 225–450 ° C). [6] [7]
Se ha demostrado un método a baja temperatura (por ejemplo, 20-86 ° C) para producir SF 4 con alto rendimiento, sin el requisito de un medio de reacción, utilizando bromo (Br 2 ) en lugar de cloro (Cl 2 ) , S y KF : [8 ]
- S + (2 + x ) Br 2 + 4 KF → SF 4 ↑ + x Br 2 + 4 KBr
Uso de SF 4 para la síntesis de fluorocarbonos
En síntesis orgánica , SF 4 se utiliza para convertir grupos COH y C = O en grupos CF y CF 2 , respectivamente. [9] Ciertos alcoholes dan fácilmente el correspondiente fluorocarburo . Las cetonas y los aldehídos dan difluoruros geminales. La presencia de protones alfa del carbonilo conduce a reacciones secundarias y una disminución del rendimiento (30-40%). También los dioles pueden dar ésteres cíclicos de sulfito, (RO) 2 SO. Los ácidos carboxílicos se convierten en derivados de trifluorometilo. Por ejemplo, el tratamiento del ácido heptanoico con SF 4 a 100–130 ° C produce 1,1,1-trifluoroheptano. El hexafluoro-2-butino se puede producir de manera similar a partir de ácido acetilendicarboxílico . Los coproductos de estas fluoraciones, incluido el SF 4 sin reaccionar junto con el SOF 2 y el SO 2 , son tóxicos pero pueden neutralizarse mediante su tratamiento con KOH acuoso.
El uso de SF 4 está siendo reemplazado en los últimos años por el trifluoruro de dietilaminosulfuro de manipulación más conveniente , Et 2 NSF 3 , "DAST", donde Et = CH 3 CH 2 . [10] Este reactivo se prepara a partir de SF 4 : [11]
- SF 4 + Me 3 SiNEt 2 → Et 2 NSF 3 + Me 3 SiF
Otras reacciones
Pentafluoruro de cloruro de azufre ( SF
5Cl ), una fuente útil del grupo SF 5 , se prepara a partir de SF 4 . [12]
La hidrólisis de SF 4 da dióxido de azufre : [13]
- SF 4 + 2 H 2 O → SO 2 + 4 HF
Esta reacción procede a través de la intermediación de fluoruro de tionilo , que normalmente no interfiere con el uso de SF 4 como reactivo. [5]
Toxicidad
SF
4reacciona dentro de los pulmones con la humedad, generando dióxido de azufre y fluoruro de hidrógeno : [14]
- SF 4 + 2 H 2 O → SO 2 + 4 HF
Referencias
- ^ a b c d Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos. "# 0580" . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
- ^ Tolles, WM; WM Gwinn, WD (1962). "Estructura y momento dipolo para SF 4 ". J. Chem. Phys. 36 (5): 1119–1121. doi : 10.1063 / 1.1732702 .
- ^ Wang, C.-LJ (2004). "Tetrafluoruro de azufre". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002 / 047084289X . hdl : 10261/236866 .
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Química inorgánica . San Diego: Prensa académica. ISBN 0-12-352651-5.
- ^ a b Fawcett, FS; Tullock, CW (1963). "Fluoruro de azufre (IV): (tetrafluoruro de azufre)". Síntesis inorgánica . 7 : 119-124. doi : 10.1002 / 9780470132388.ch33 .
- ^ a b Tullock, CW; Fawcett, FS; Smith, WC; Coffman, DD (1960). "La química del tetrafluoruro de azufre. I. La síntesis de tetrafluoruro de azufre". Mermelada. Chem. Soc . 82 (3): 539–542. doi : 10.1021 / ja01488a011 .
- ^ a b US 2992073 , Tullock, CW, "Síntesis de tetrafluoruro de azufre", publicado en 1961
- ^ Invierno, RW; Cook PW (2010). "Unmétodo de preparación deSF 4 facilitado por bromo simplificado y eficiente". J. Fluorine Chem. 131: 780-783. doi : 10.1016 / j.jfluchem.2010.03.016
- ^ Hasek, WR "1,1,1-trifluoroheptano" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 5 , p. 1082
- ^ Preguntas frecuentes, AH (2004). " Trifluoruro de N , N- dietilaminosulfuro". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002 / 047084289X . hdl : 10261/236866 ..
- ^ WJ Middleton; EM Bingham. "Trifluoruro de dietilaminosulfuro" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 6 , p. 440
- ^ Nyman, F .; Roberts, HL; Seaton, T. (1966). "Pentafluoruro de cloruro de azufre". Síntesis inorgánica . McGraw-Hill. 8 : 160. doi : 10.1002 / 9780470132395.ch42 .
- ^ Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann . ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ Johnston, H. (2003). Un puente no atacado: investigación civil sobre la guerra química durante la Segunda Guerra Mundial . World Scientific. págs. 33–36. ISBN 981-238-153-8.