Сульфурилфторид

Сульфурѝлфтори́д — неорганическое соединение серы(VI), кислорода и фтора с формулой SO₂F₂ (может рассматриваться как оксофторид серы). Бесцветный газ (при нормальных условиях) без запаха. Молекула сульфурилфторида имеет конфигурацию искажённого тетраэдра, с расположенным в центре шестивалентным атомом серы.

Сульфурилфторид
Общие
Систематическое наименование	Сульфурилфторид
Традиционные названия	Серный фторид
Хим. формула	SO2F2
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	102,06 г/моль
Плотность	при 0 °C 1,623 г/см³
Энергия ионизации	13,04 ± 0,01 эВ
Термические свойства
Температура
• плавления	−135,7 °C
• кипения	−55,2 °C
• разложения	400 °C
Давление пара	15,8 ± 0,1 атм
Химические свойства
Растворимость
• в воде	4,5 мл/100 мл, ??
• в H2SO4	0 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	2699-79-8
PubChem	17607
Рег. номер EINECS	220-281-5
SMILES	O=S(=O)(F)F
InChI	InChI=1S/F2O2S/c1-5(2,3)4 OBTWBSRJZRCYQV-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WT5075000
ChEBI	39287
ChemSpider	16647
Безопасность
Токсичность	высокая
NFPA 704	0 3 1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Реакционная способностьПравить

Сульфурилфторид является дифторангидридом серной кислоты, однако он значительно менее реакционноспособен по отношению к нуклеофилам, чем хлористый сульфурил, напоминая своей инертностью гексафторид серы.

Сульфурилфторид растворим в воде (4,5 мл на 100 мл при 16,5 °C), однако его гидролиз в нейтральных и кислых растворах протекает медленно, и он может быть отогнан из таких растворов при пониженном давлении. При температуре выше +150°C быстро гидролизуется при избытке воды до фтороводорода и серной кислоты. При недостатке воды образуется фторсульфоновая кислота:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{\mathsf{>}\mathsf{+}{\mathsf{150}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{H}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{H}\mathsf{F}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {SO_{2}F_{2}+H_{2}O\xrightarrow {>+150^{o}C} \ HSO_{3}F+HF\uparrow }}$ 

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{\mathsf{>}\mathsf{+}{\mathsf{150}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->$${\mathsf {SO_{2}F_{2}+2H_{2}O\xrightarrow {>+150^{o}C} \ H_{2}SO_{4}+2HF\uparrow }}$ 

Сульфурилфторид является электрофилом и быстро гидролизуется в щелочных растворах до фторсульфоната:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{O}{\mathsf{H}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{F}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{+}{\mathsf{F}}^{\mathsf{-<!--\; -\; -->}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {SO_{2}F_{2}+2OH^{-}\rightarrow FSO_{3}^{-}+F^{-}+H_{2}O}}$ 

Реакция протекает по механизму нуклеофильного замещения. В водных растворах цианидов сульфурилфторид быстро гидролизуется до сульфата.

Сульфурилфторид также быстро реагирует с водными растворами нуклеофилов: так, с аммиаком он образует сульфуриламид:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{F}$${\mathsf {SO_{2}F_{2}+4NH_{3}\rightarrow SO_{2}(NH_{2})_{2}+2NH_{4}F}}$ 

и с фенолятом натрия:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}\mathsf{N}\mathsf{a}\to <!--\; \to \; -->{\mathsf{C}}_{\mathsf{6}}{\mathsf{H}}_{\mathsf{5}}\mathsf{O}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}$${\mathsf {SO_{2}F_{2}+C_{6}H_{5}ONa\rightarrow C_{6}H_{5}OSO_{2}F+NaF}}$ 

СинтезПравить

Впервые сульфурилфторид был получен Муассаном и Лебо фторированием диоксида серы, в качестве катализатора использовалась нагретая платина, так как при смешение газообразных фтора с диоксидом серы при комнатной температуре зачастую приводило к взрывам:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {SO_{2}+F_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}}}$ 

В лабораторной практике синтеза сульфурилхлорида обычно исходят из фторсульфината калия, получаемого взаимодействием фторида калия и диоксида серы:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{K}\mathsf{F}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{K}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}$${\mathsf {SO_{2}+KF\rightarrow KSO_{2}F}}$ 

Фторсульфинат калия далее может быть фторирован смесью фтора и воздуха в отношении 1:1, которую пропускают через никелевую трубку, заполненную солью, при температурах до 60—70°, выход почти количественный:

$\mathsf{K}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}\mathsf{+}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{K}\mathsf{F}$${\mathsf {KSO_{2}F+F_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}+KF}}$ 

Сульфурилфторид также может быть получен из фторсульфината натрия «безфторным» методом, в этом случае фторсульфинат натрия сначала хлорируется с образованием фторхлорсульфурила:

$\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {NaSO_{2}F+Cl_{2}\rightarrow SO_{2}ClF+NaCl}}$ 

который далее вводится в реакцию с фторсульфинатом калия при 180 °C:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{F}\mathsf{+}\mathsf{K}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{K}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {SO_{2}ClF+KSO_{2}F\rightarrow SO_{2}F_{2}+KCl+SO_{2}}}$ 

Сульфурилфторид с выходом 95-98 % может быть получен фторированием диоксида серы фторидом серебра(II) при 180°:

$\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{A}\mathsf{g}\mathsf{F}$${\mathsf {SO_{2}+2AgF_{2}\rightarrow SO_{2}F_{2}+2AgF}}$ 

Сульфурилфторид также может быть получен термическим разложением фторсульфонатов двухвалентных металлов (бария, стронция и цинка, в случае фторсульфоната кальция при температуре разложения при 500° образуются лишь следовые количества сульфурилфторида):

$\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{F}{\mathsf{)}}_{\mathsf{2}}\to <!--\; \to \; -->\mathsf{B}\mathsf{a}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {Ba(OSO_{2}F)_{2}\rightarrow BaSO_{4}+SO_{2}F_{2}}}$ 

ПрименениеПравить

Используется в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми, а также для фумигации зданий. Благодаря большей, чем у воздуха, плотности, сульфурилфторид высокоэффективен против обитающих в земле насекомых, например, против муравьёв и термитов.

Поскольку сульфурилфторид интенсивно поглощает в инфракрасной области и медленно разлагается в атмосфере, то он потенциально является парниковым газом (в 4000–5000 раз более сильным чем диоксид углерода), однако вследствие малых масштабов производства он не вносит сколь-либо заметной доли в парниковый эффект.

См. такжеПравить

• Сульфурилхлорид

ЛитератураПравить

• Синтезы неорганических соединений, под ред. У. Джолли, том 3. М.: Мир, 1970
• George H. Cady. Fluorine-containing compounds of sulphur // Emeleus, H.J.; A.G. Sharpe. Advances in Inorganic Chemistry (неопр.). — Academic Press, 1960. — ISBN 9780120236022.
• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4.