四氟肼

四氟肼（N₂F₄）在常温常压下是一种无色的活泼气体。它是肼的一种含氟衍生物，有剧毒，与有机化合物接触易爆炸。

制法

四氟肼可以由三氟化氮在铁等金属还原剂存在下制得：

$\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{F}\mathrm{e}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

三氟化氮与一氧化氮反应也可制得四氟肼，并产生亚硝酰氟：

$\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\stackrel{600^{o}C}{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{F}$

它在一些物质的化学合成中用作前体或催化剂。

结构

四氟肼存在两种构象，能垒约为12.5kJ/mol。

性质

四氟肼与二氟化氮自由基处于分子-自由基平衡中：

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$·

二氟化氮自由基使得四氟肼在高温下略显深蓝色。正因为自由基的存在，使得四氟肼能发生许多相关的反应：

• 与一氧化氮偶联：

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

• 自由基取代反应：

$\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{+}{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{R}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{N}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

由这类反应可制备含二氟氨基的高能化合物。

• 自由基加成反应，二氟氨基加在碳碳双键或三键的两端碳上。

四氟肼与水缓慢反应并产生肼和氟化氢：

${\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\to }{\mathrm{N}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

四氟肼可以用作火箭燃料中的高能液体氧化剂。这项应用于1959年时提出。

四氟肼也能与路易斯酸反应形成加合物，例如它与五氟化锑能形成N₂F₄·2SbF₅和N₂F₄·3SbF₅两种加合物。在低温下后者与二氧化硫反应能转换为前者。核磁共振表明，N₂F₄·2SbF₅实际上是离子化合物N₂F₃⁺Sb₂F₁₁^-。