[科普中国]-四氮化四硫

四氮化四硫（分子式：S4N4）是最重要的硫-氮二元化合物，室温下为橙黄色的固体。它的结构和成键较特殊，也是制备其他含S-N键化合物时最主要的原料，因此成为化学家研究的焦点之一。

基本简介性状：橙黄色针状结晶。

溶解情况：不溶于水，溶于苯、氯仿、二硫化碳、二氧六环等有机溶剂。

密度（g/cm3）：2.22。

结构式：如概述图1。

结构性质S4N4为双楔形笼状结构，具有D2d对称。硫和氮交替构成一个假想的八元环，每一对硫原子中S-S相距2.586Å（由X单晶衍射测定）。同价的Se4N4结构类似。

四氮化四硫分子中，S-N键长几乎相等，存在电子离域。S-S“跨环”相互作用的距离要比范德华力的距离小得多，这个现象可以用分子轨道理论来解释，但其实际原因仍然有争议。1970年时Gleiter提出了一个目前接受得比较广的理论：从分子对称性上看，S4N4若为D4h的平面型结构，那么它将成为一个12π的平面体系，基态为三线态，会受到姜-泰勒效应的影响而发生构型扭曲。将其构型畸变为非平面的D2d型结构后，a2uLUMO和eg HOMO的顺序交换，基态时变为单线态，能量降低，而且分子中也可以产生硫－硫跨环作用加以稳定，因此是有利的一个构型。

计算化学数据1、疏水参数计算参考值（XlogP）：4.3

2、氢键供体数量：0

3、氢键受体数量：8

4、可旋转化学键数量：0

5、互变异构体数量：无

6、拓扑分子极性表面积：102

7、重原子数量：8

8、表面电荷：0

9、复杂度：106

10、同位素原子数量：0

11、确定原子立构中心数量：0

12、不确定原子立构中心数量：0

13、确定化学键立构中心数量：0

14、不确定化学键立构中心数量：0

15、共价键单元数量：12

物化性质S4N4生成热为正值（460kJ/mol），属于所谓“吸热化合物”，在热力学上不稳定。178～187℃熔化并分解，在130℃下的蒸气压为133.3帕。常压下，高于130℃分解为相应的单质；低于130～300℃分解为二氮化二硫。撞击、研磨或迅速加热均能引起爆炸。虽然它在常温下还算稳定，但研磨、摩擦、撞击、震动和迅速加热时，四氮化四硫都会猛烈分解并引起爆炸，生成非常稳定的产物：

S4N4 → 2N2 + 0.5S8 越纯的四氮化四硫爆炸性越强。热力学不稳定而动力学稳定的分子中，大多数结构较为复杂，结构简单的不多，而四氮化四硫即是一例。

四氮化四硫为热色性固体，具有色温效应，低于-30°C时为淡黄色，室温下为橙黄色，高于100°C时为深红色。

化学反应四氮化四硫与其他化合物发生的一系列反应主要可分为两类，一类是S4N4环系保持的反应，一类是环系被破坏的反应2。大多数研究着重于与有机金属化合物的反应。

保持环系S4N4会与Vaska配合物（[Ir(Cl)(CO)(PPh3)2]）发生氧化加成反应，生成含六配位铱的配合物，其中S4N4中的两个硫原子和一个氮原子作配位原子。蔡斯盐也可与四氮化四硫发生类似反应，生成铂(IV)的配合物。

不保持环系S4N4与[Pd2Cl6]阴离子反应，S4N4环系打开，生成三个钯配合物。

与碘化氢或氯化氢的反应也属于这一类：

S4N4+ 12HI → 4S + 4NH3 + 6I2S4N4 + 4HCl → S4N3Cl + NH4Cl + Cl2

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学