二茂铁

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二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。熔点172度-174度，沸点249度，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。与酸、碱、紫外线不发生作用，化学性质稳定，400度以内不分解。其分子呈现极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。

中文名：二茂铁

英文名：Ferrocene

别称：双环戊二烯合铁

化学式：C10H10Fe

分子量：186.03

CAS登录号：102-54-5

EINECS登录号：203-039-3

外观：橙色针状晶体

线性分子式：Fe(C5H5)2

纯度：≥99%

MDL号：MFCD00001427

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物理参数

蒸汽压:0.03 mmHg ( 40 °C)

沸点:249 °C(lit.)

熔点:172-174 °C(lit.)

密度:(20°C) 2.69 g/cm3

紫外吸收:λmax 358 nm

简介

二茂铁

二茂铁，又称二环戊二烯合铁、环戊二烯基铁，是分子式为Fe(C5H5)2的有机金属化合物。橙色晶型固体；有类似樟脑的气味；熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃；有抗磁性，偶极矩为零；不溶于水、10%氢氧化钠和热的浓盐酸，溶于稀硝酸、浓硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氢呋喃。二茂铁在空气中稳定，具有强烈吸收紫外线的作用，对热相当稳定，可耐470℃高温加热；在沸水、10%沸碱液和浓盐酸沸液中既不溶解也不分解。二茂铁是最重要的金属茂基配合物，也是最早被发现的夹心配合物，包含两个环戊二烯环与铁原子成键。

二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似芳香族化合物。二茂铁的环能进行亲电取代反应，例如汞化、烷基化、酰基化等反应。它可被氧化为[Cp2Fe]+，铁原子氧化态的升高，使茂环(Cp)的电子流向金属，阻碍了环的亲电取代反应。二茂铁能抗氢化，不与顺丁烯二酸酐发生反应。二茂铁与正丁基锂反应，可生成单锂二茂铁和双锂二茂铁。茂环在二茂铁分子中能相互影响，在一个环上的致钝，使另一环也有不同程度的致钝，其程度比在苯环要轻一些。

二茂铁由铁粉与环戊二烯在300℃的氮气氛中加热，或以无水氯化亚铁与环戊二烯合钠在四氢呋喃中作用而制得。二茂铁可用作火箭燃料添加剂、汽油的抗爆剂和橡胶及硅树脂的熟化剂，也可做紫外线吸收剂。二茂铁的乙烯基衍生物能发生烯键聚合，得到碳链骨架的含金属高聚物，可作航天飞船的外层涂料。

质量指标

二茂铁的质量分数≥98.0% 游离铁≤200X10-6

熔点172~174℃甲苯不溶物≤0.5%2

历史

二茂铁的发现纯属偶然。1951年，杜肯大学的Pauson 和Kealy 用环戊二烯基溴化镁处理氯化铁，试图得到二烯氧化偶联的产物富瓦烯（Fulvalene，如图），但却意外得到了一个很稳定的橙黄色固体。当时他们认为二茂铁的结构并非夹心，而是如右图所示，并把其稳定性归咎于芳香的环戊二烯基负离子。与此同时，Miller、Tebboth 和Tremaine 在将环戊二烯与氮气混合气通过一种还原铁催化剂时也得到了该橙黄色固体。

罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和杰弗里·威尔金森，及恩斯特·奥托·菲舍尔分别独自发现了二茂铁的夹心结构，并且后者还在此基础上开始合成二茂镍和二茂钴。NMR光谱和X射线晶体学的结果也证实了二茂铁的夹心结构。二茂铁的发现展开了环戊二烯基与过渡金属的众多π配合物的化学，也为有机金属化学掀开了新的帷幕。

1973年慕尼黑大学的恩斯特·奥托·菲舍尔及伦敦帝国学院的杰弗里·威尔金森爵士被授予诺贝尔化学奖，以表彰他们在有机金属化学领域的杰出贡献。

电子结构

穆斯堡尔谱学数据显示，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷。因此每个环含有6个π电子，符合休克尔规则中4n+2电子数的要求（n为非负整数），每个环都有芳香性。每个环的6个电子*2，再加上二价铁离子的6个d电子正好等于18，符合18电子规则，因此二茂铁非常稳定。

二茂铁中两个茂环可以是重叠的（D5h），也可以是错位的（D5d），它们之间的能垒仅有

8-20kJ/mol。重叠构型可能是比较稳定的，但在晶体中分子间作用能在数量级上与能垒差不多大或略大些，所以各种各样的构型都可存在。

物理性质

二茂铁是对空气稳定的橙黄色固体，在真空和加热时迅速升华。和其他对称且不含电荷的物质类似，二茂铁可溶于大多数有机溶剂，如苯，但不溶于水。

二茂铁在100°C时显著升华。

化学性质

二茂铁不适于催化加氢，也不作为双烯体发生Diels-Alder反应，但它可发生傅-克酰基化及烷基化反应。

亲电反应

二茂铁具有芳香化合物的显著特征，可与亲电试剂反应生成二茂铁的取代衍生物。大多数取代的类型是1-取代物、1,1'-二取代物及1,2-二取代物（带“'”表示在A环上，不带则表示在B 环上）。例如二茂铁与三氯化铝和Me2NPCl2 在热庚烷中反应生成二氯二茂铁膦（Dichloroferrocenyl phosphine），当与苯基二氯化膦在类似条件下反应得到P,P-二氯双（二茂铁）-P-苯基膦。与苯甲醚类似，二茂铁与P4S10 反应生成Dithiadiphosphetane disulfide。二茂铁不可以直接硝化和卤化，因为会先发生氧化反应。

二茂铁可发生傅-克反应，譬如在磷酸作催化剂时，二茂铁与乙酸酐或乙酰氯反应生成乙酰基二茂铁。虽然一方面二茂铁许多反应类似于芳香烃的相应反应，但另一方面有些反应明显是铁原子在起主要作用。

锂化反应

用丁基锂可以很快夺取二茂铁中的质子，产物为1,1'-二锂代二茂铁，是很强的亲核试剂。它与二乙基二硫代氨基甲酸硒反应，生成的产物具有位阻，两个环戊二烯基配体靠硒原子连接。该产物可通过加热开环聚合反应（ROP）生成聚硒化二茂铁（Poly(ferrocenyl selenide)），硅和磷的类似反应也可合成相应的聚合物（Poly(ferrocenylsilane) 和Poly(ferrocenylphosphine)）。

还原反应

二茂铁在酸性溶液很容易被氧化为蓝色顺磁性的二茂铁鎓离子[(η5-C5H5)2FeIII]+，其电势以饱和甘汞电极为标准大约为0.5V。由于产物二茂铁反应性不强且易于分离，该离子有时被用作氧化剂，以六氟磷酸盐[PF6]? 或氟硼酸盐[BF4]? 的形式存在。环上不同的取代基会使该电势值产生变化：吸电子基（如羧基）使得电极电势值上升；而给电子基（如甲基）则使得该值下降，氧化变得容易。全甲基取代二茂铁被氧化后生成的盐[Fe(η5-C5Me5)2][tcne] （tcne=四氰乙烯）具有不寻常的磁性性质，为深绿色晶体，含有阳离子与阴离子交替出现的长链。

二茂钌和锇的类似阳离子[MIII(η5-C5H5)2]+ 却是不稳定的，容易进一步氧化为[MIV(η-C5H5)2]2+ 阳离子或二聚成为[(η5-C5H5)2MIII-MIII(η5-C5H5)2]2+。

二茂铁化学的半个世纪历程

大学化学第18卷　第6期2003年12月化学史二茂铁化学的半个世纪历程任红艳　李广洲 (南京师范大学化学教育研究所　南京210097) 宋心琦 (清华大学化学系　北京100084) 摘要　结合相关科学家的回忆,回顾并阐述了二茂铁的发现历程和结构探索过程,并就二茂铁化学的最近发展情况予以简要概述。二茂铁的发现至今已有半个世纪,在这短短的半个世纪中,科学家们对二茂铁的研究热情始终如一,甚至有增无减。正是二茂铁的发现使有机过渡金属化学进入了迅速发展的新阶段,不仅合成出了各种不同类型的、有实际应用的有机过渡金属化合物,而且在结构测定和理论研究上也取得了重大进展。为了纪念二茂铁发现50周年及其对现代有机过渡金属化学的卓越贡献,有机金属化学杂志(Journal of Organometallic Chemistry ,简称J OMC )于2001年底出版了一本长达850页的特别期刊,其中包含了与该化合物发现密切相关的6位科学家的个人回忆录,还有100多篇关于二茂铁和含二茂铁材料的最新研究结果[1]。二茂铁以其独特的结构和性质在化学舞台上散发着令人夺目的光芒,这些要感谢所有参与研究二茂铁化学的科学家们,尤其是要感谢最初发现二茂铁和对二茂铁结构提出设想并加以证实的科学家们。1　二茂铁的发现历程 1951年12月15日,Nature 上发表了一篇具有划时代意义的文章[2],报道了一种被称之为二茂铁的新型有机2铁化合物的合成方法。文章仅占该杂志2/3页的篇幅,但是文中提到的二茂铁却以其独特的魅力呈现在科学家们的面前,引发了他们的强烈兴趣,并随之发展成为现代化学中的一个热点。二茂铁以其极为罕见的化学结构和所具有的特殊的化学性质,迅速地占据了有机金属化学领域的前沿,并成为现代化学的重要课题之一。在Nature 上发表那篇文章的作者是Peter L.Pauson 和Thomas J.K ealy 。Pauson 于1949年在Duquesne 学院工作,是该校的一位化学助理教授。K ealy 是该小组的研究生。Pauson 分配给K ealy 的任务是合成富瓦烯,这是一种高度不饱和的碳氢化合物,理论上被认为属于芳香体系。 Pauson 所择取的合成路线是一种常规方法,即利用环戊二烯做成的格氏试剂在FeCl 3的还原性偶合作用下先生成连二环戊二烯,然后脱氢生成富瓦烯。所设想的反应途径如下: 2H MgBr +FeCl 3H H

二茂铁及其衍生物的合成研究进展

茂金属配合物的合成、应用研究进展课程名称金属有机化学培养单位名称化学化工学院专业名称有机化学导师学号姓名二〇一四年十二月

二茂铁及其衍生物的合成研究进展摘要：二茂铁的发现已经过去了60多年了，但是有关二茂铁及其衍生物的合成研究仍然受到有机化学工作者的广泛关注，有关二茂铁及其衍生物的合成和新的应用仍然被不断研究发现。本文在对二茂铁及其衍生物的结构性质、合成应用的研究现状作出了综述，并且简要的概括了二茂铁及其衍生物的未来研究的发展方向。关键词：二茂铁；二茂铁衍生物；抗贫血剂；电化学传感器；液晶材料 Progress in the synthesis of ferrocene and its derivatives Abstract:Ferrocene found 60 years have passed, but the synthesis of ferrocene and its derivatives is still widespread concern about the organic chemist, the synthesis of ferrocene and its derivatives, and new applications are still being continue the study found. In this paper, the structural nature of the research status of ferrocene and its derivatives make synthetic applications are reviewed, and a brief summary of the development direction of future research ferrocene and its derivatives. Key words: Ferrocene; Ferrocene derivatives; Anti-anemia agent; Electrochemical sensor; Liquid crystal material 二茂铁，又称环戊二烯合铁或环戊二烯基铁，分子式为Fe(C5H5)2。该化合物是1951年Kealy和Paulson研究发现的，它的发现对有机金属化学的发展起到了极大的推进作用。NMR 光谱和X射线晶体学的结果充分证实了它具有很独特的夹心结构。因为二茂铁是非苯系的芳香化合物，所以可以和亲电试剂反应生成二茂铁的取代衍生物。由于二茂铁及其衍生物具有很独特的结构和性能，所以很多科学工作者对它们的研究从未停止过，而且应用也越来越广泛。Edwards E I.通过研究发现，如果将二茂铁基通过反应引入先锋霉素和青霉素中就可以大大提高两者的抗菌活性[1]，如果将二茂铁基引入到生物大分子中，可以显著的提高其生物活性。柴向东等关于推拉电子基对于二茂铁及其衍生物的性质和电子结构的影响采用的是电化学和光谱电化学的研究方法[2,3]，研究人员还利用循环伏安法探究二茂铁及其衍生物在玻碳电极上的电化学性质，从而研究了取代基的诱导效应或共轭效应对二茂铁及其衍生物的电化学性质的影响[4]。随着科学研究的进展，液晶材料发展的十分的迅猛，二茂铁及其衍生

二茂铁

有机金属化合物-------二茂铁二茂铁在化学历史上是一个重要的分子，这一类化合物叫有机金属化合物，它们的出现使传统的有机化学无机界限趋向消失，在生物体系中金属有机化合物的出现，也大大强化了研究这一边界科学的重要性。二茂铁的发现也纯属偶然。1951年，杜肯大学的 Pauson 和 Kealy 用环戊二烯基溴化镁处理氯化铁，试图得到二烯氧化偶联的产物富瓦烯（Fulvalene，如图1），但却意外得到了一个很稳定的橙黄色固体。当时他们认为二茂铁的结构并非夹心，而是如图2所示，但这样的结构形态却很难解释这个化合物的许多特殊的性质。例如，它具有芳香性和一般有机化合物熔点较低、热稳定性较差相反，把它加热到400℃也不会分解。 E．O．费歇尔首先对Pauson等人提出的结构表示怀疑。通过一系列的研究，他指出这个化合物是由上下两个五元环，中间一个铁离子形成的夹心面包式(三明治)的结构。这两个五元环、分别都是共轭的．都带六个n电子，因此具有芳香性。中心的铁离子和两个芳香环的n电子络合，因此又称为“n络合物”。他把这个化合物命名为：二茂铁。费歇尔还证实了二苯铬等化合物也同样具有这类“夹心面包式”的结构。威尔金森在哈佛大学任助理教授时，和伍德沃德一起发表了关于二茂铁的夹心面包式结构的可得诺贝尔奖的开创性论文。第二年他却被哈佛大学解聘，他回英国伦敦大学后继续在这方面进行研究，合成了几乎全部的过渡金属化合物。他使用了当时刚出现的核磁共振技术进行结构表征，阐明了这类化合物的结构特征和原子间的联结方式。

二茂铁是一种夹心式化合物，即铁位于两个C 5H 5 基的平面之间。据穆斯堡尔谱学数据显示，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷。因此每个环含有6个π电子，符合休克尔规则中4n+2电子数的要求（n为非负整数），每个环都有芳香性。每个环的6个电子*2，再加上二价铁离子的6个d电子正好等于18，符合18电子规则，因此二茂铁非常稳定。这类化合物不仅由于它的富电子性而容易发生许多亲电子取代反应而被重视，它的特殊的结构也大大促进了化学键理论和结构化学的发展。所以在1973年，慕尼黑大学的恩斯特·奥托·菲舍尔及伦敦帝国学院的杰弗里·威尔金森爵士被授予诺贝尔化学奖，以表彰他们在有机金属化学领域的杰出贡献。二茂铁及衍生物的应用（1）用作节能消烟助燃添加剂可用于各种燃料，如柴油、汽油、重油、煤炭等。车用柴油中加入0.1%的二茂铁，可节约燃料油10-14%，提高率10-13%，尾气中烟度下降30-80‰。另外，在重油中加入0.3‰，煤炭中加入0.2%的二茂铁，都可使燃料消耗下降，同时，烟度下降30%。（2）用作合成汽油、人造液化气的添加剂在合成气油中加入0.01-0.5%的二茂铁及相关添加剂，可配成相当于80#、85#、90#的各种人工合成汽油；在甲醇中添加0.03%的二茂铁，可配成燃烧值为3372-38656 KJ-KG的人造液化气；在甲醇、乙醇的混合溶液中加入0.005%-0.008%二茂铁，可配成新型高效民用燃料。（3）用作汽油抗爆剂二茂铁可代替汽油中有毒的四乙基铅作为抗爆剂，制成高档无铅汽油，以消除燃油排出物对环境的污染及对人体的毒害。如有汽油中加入0。0166-0。0332g/L 的二茂铁和0.05-0.1g/L乙酸叔丁酯，辛烷值可增加4.5-6。（4）作聚合催化剂，硅树脂、橡胶的熟化剂二茂铁的有些生物可阻止聚乙烯对光的降解作用，用于农用地膜，可在一定时间内使其自然降解裂碎，不影响耕作施肥。另外，二茂铁还可用作聚忆烯、聚丙烯、聚酯纤维的保护剂，改进塑料、橡胶、纤维的热稳定性。（5）在航天工业中二茂铁可用作火箭推进剂的燃速催化剂。（6）在医药方面二茂铁可作为一些抗菌剂，补血剂的原料。

二茂铁含能化合物的合成及燃烧催化性能研究

目录目录摘要.........................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................III 第一章绪论.. (1) 1.1引言 (1) 1.2含能燃烧催化剂的研究进展 (1) 1.3二茂铁类燃烧催化剂的研究进展 (6) 1.4二茂铁类燃烧催化剂抗迁移性的研究进展 (10) 1.5选题背景及研究思路 (14) 1.5.1选题背景 (14) 1.5.2研究思路 (14) 参考文献 (14) 第二章二茂铁含能化合物的合成、热稳定性及燃烧催化性能研究 (22) 2.1实验试剂及仪器 (22) 2.1.1实验试剂 (22) 2.1.2实验仪器 (23) 2.2合成路线图 (24) 2.3实验部分 (24) 2.3.1二乙酰二茂铁的制备 (24) 2.3.2二茂铁二甲酸的制备 (25) 2.3.3二茂铁二甲酰氯的制备 (25) 2.3.4二茂铁含能化合物的制备 (25) 2.4产物结构表征 (26) 2.5合成讨论 (30) 2.6化合物A1晶体结构分析 (30) 2.6.1化合物A1结构及晶体结构图 (30) 2.6.2化合物A1晶体结构测试 (30) 2.6.3化合物A1晶体结构描述 (34) 2.7化合物B2晶体结构分析 (34) V

二茂铁

二茂铁更多图片(2张) 二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。熔点172度-174度，沸点249度，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。与酸、碱、紫外线不发生作用，化学性质稳定，400度以内不分解。其分子呈现极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。中文名：二茂铁英文名：Ferrocene 别称：双环戊二烯合铁化学式：C10H10Fe 分子量：186.03 CAS登录号：102-54-5 EINECS登录号：203-039-3 外观：橙色针状晶体线性分子式：Fe(C5H5)2 纯度：≥99% MDL号：MFCD00001427 分享到... 物理参数蒸汽压:0.03 mmHg ( 40 °C) 沸点:249 °C(lit.) 熔点:172-174 °C(lit.) 密度:(20°C) 2.69 g/cm3 紫外吸收:λmax 358 nm 简介二茂铁二茂铁，又称二环戊二烯合铁、环戊二烯基铁，是分子式为Fe(C5H5)2的有机金属化合物。橙色晶型固体；有类似樟脑的气味；熔点172.5～173℃，100℃以上升华，沸点249℃；有抗磁性，偶极矩为零；不溶于水、10%氢氧化钠和热的浓盐酸，溶于稀硝酸、浓硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氢呋喃。二茂铁在空气中稳定，具有强烈吸收紫外线的作用，对热相当稳定，可耐470℃高温加热；在沸水、10%沸碱液和浓盐酸沸液中既不溶解也不分解。二茂铁是最重要的金属茂基配合物，也是最早被发现的夹心配合物，包含两个环戊二烯环与铁原子成键。

二茂铁基础知识

二茂铁维基百科，自由的百科全书跳转到: 导航, 搜索二茂铁 IＵPAＣ名?ｂis（η５-ｃyclopentａｄienyl）ｉrｏn(Ｉ I) 别名双环戊二烯基合铁（II)、环戊二烯基铁、环戊二烯铁识别ＣAS号1０2－54-5 ＰubChｅm119851２1 性质化学式C10H１0Ｆe 摩尔质量１８６．０４ｇ·mol?1外观橘黄色固体密度(20°C） 2.６9 g/cm3熔点1７4 °C 沸点２4９°Ｃ在水中的溶解度不可溶在大多数有机溶剂中的溶解度可溶相关物质相关化学品二茂钴、二茂镍二茂铬、二苯铬若非注明，所有数据来自25 °C，100 ｋPa。

二茂铁（英文:Ferrｏcene）,或称环戊二烯基铁,是分子式为Ｆe(Ｃ５目录［隐藏] ?１制备 ? 2 历史 ?３电子结构 ? 4 物理性质 ? 5 化学性质 o５.1 与亲电试剂反应 o5．2 锂化反应 o 5.3 氧化还原反应 ? 6 二茂铁及衍生物的应用 o 6.1 抗震剂 o６.２医药方面 o 6.3 材料学 o 6.4 配体 ?7 衍生物 ?８参考资料及注释 ?9 延伸阅读 ?10 外部链接

另一种方法是氯化亚铁与环戊二烯在一种碱（如三乙胺、二乙胺等)存在下反应： FeＣl2 + 2Ｃ5H6 + ２Et3N → (C5H5)２Ｆｅ + Et3ＮＨCl [编辑］历史富瓦烯错误的二茂铁结构二茂铁的发现纯属偶然。1951年,杜肯大学的Ｐａuson 和Keａｌy 用环戊二烯基溴化镁处理氯化铁,试图得到二烯氧化偶联的产物富瓦烯（Fulvalｅｎe,如图），但却意外得到了一个很稳定的橙黄色固体。[２]当时他们认为二茂铁的结构并非夹心,而是如右图所示，并把其稳定性归咎于芳香的环戊二烯基负离子。与此同时,Miｌler、Ｔｅbｂoth 和Ｔremainｅ在将环戊二烯与氮气混合气通过一种还原铁催化剂时也得到了该橙黄色固体。[3] 罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和杰弗里·威尔金森,[4]及恩斯特·奥托·菲舍尔［5]分别独自发现了二茂铁的夹心结构，并且后者还在此

二茂铁及其衍生物的合成、应用及展望

二茂铁及其衍生物的合成、应用及展望摘要：二茂铁及其衍生物以其独特的结构和性质而广受关注，作为合成和应用则一直是金属有机化学等学科研究的热点。本文简要的介绍了二茂铁（η5-C5H5)2Fe）的发现结构和性质，重点介绍了二茂铁的电解合成方法和化学合成方法，以及二茂铁用作燃油添加剂、四乙基铅（(C2H5)4Pb）替代剂和作为催化剂等方面的应用，并介绍了几种二茂铁衍生物以及二茂铁衍生物在电化学、医药、液晶材料和功能材料等方面的应用。同时，本文对二茂铁的研究也做了展望。关键词：二茂铁；二茂铁衍生物；合成；应用. 一、二茂铁的结构与性质 1、二茂铁的发现 1951年Kealy和Pauson[1]利用格氏试剂C5H5MgBr与催化剂FeCl3合成富瓦烯却意外地获得了一种橙黄色晶体（式1-1），并用重量分析法确定了该化合物分子式：C10H10Fe，并初步测定了该化合物的熔点、沸点等基本物理和化学性质。与此同时，Miller[2]等人用环戊二烯和铁在300℃，N2氛及常压下也制得了该物质（式1-2）。反应式如下： Kealy和Pauson初步推断该化合物可能结构： 2、二茂铁的结构及性质 1952年，Wilkinson[3]等人对该化合物通过红外光谱（IR）、磁化率（cm）及偶极距（μ）等的测定，判定该物质应具有夹心型结构（如图1.1）。Fischer[4]等人通过X射线衍射的研究，提出该物质具有五角反棱柱的结构。通过这些研究确定了该物质结构为：上下为两个带负电荷的环戊二烯基芳环，中间为带二价正电荷的亚铁离子，类似于三明治的夹心型结构，并正式命名为“Ferrocene（二茂铁）”。在该结构中，亚铁离子处于激发态，这使得二茂铁具有多种催化性能[5]。（图1.1）二茂铁（Ferrocene，(η5-C5H5)2Fe），一种典型的过渡金属与茂环生成的具有芳香族性的有机金属化合物，分子式为：(C5H5)2Fe，遵循有效原子序数（EAN）规则，具有18电子稳定结构；常温下为橙黄色粉末或晶体，有樟脑气味，熔点172℃-174℃，沸点249℃，100℃

二茂铁制备实验报告

华南师范大学实验报告学生姓名吴健华学号20102401046 专业化学(师范) 班级10化学五班课程名称化学综合实验实验类型：□验证□设计√综合实验时间2014 年 3 月27 日指导老师郑盛润老师预习码：54074 实验评分二茂铁的绿色合成一、前言 1.1.实验目的 (1)了解一些易对环境造成污染的化合物的绿色合成方法，力求把对环境的影响降到最低限度，培养学生在从事科研与生产活动中绿色、环保理念。 (2)掌握用微型合成装置合成、提取二茂铁的操作技术。 (3)学会通过熔点的测定、红外光谱等手段来分析鉴定二茂铁。 1.2.背景知识二茂铁又叫双环戊二烯基铁,学名二环戊二烯基铁,是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁阳离子组成的夹心型化合物。其分子式为(C5H5)2Fe,分子量为186,外观为橙黄色针状或粉末状结晶,具有类似樟脑的气味，不溶于水,溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、汽油、煤油、柴油、二氯甲烷、苯等有机溶剂。其分子呈极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,溶于浓硫酸中,在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解,不分解。在化学性质上,二茂铁与芳香族化合物相似,不容易发生加成反应,容易发生亲电取代反应,可进行金属化、酰基化、烷基化、磺化、甲酰化以及配合体交换等反应,从而可制备一系列用途广泛的衍生物。目前,二茂铁的制备方法主要可分化学合成法和电解合成法两大类。化学合成法：化学合成法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜法等。电解合成法：在直流电的作用下,用恒电流法或恒电压法,以铁板和镍板作电极。随着各种合成技术的出现，其衍生物也多达数百种,因此其用途越来也越来越广。二茂铁及其衍生物在生活的应用非常广泛，概括的来讲，主要有以下几个方面：作燃料的添加剂，将二茂铁加到燃料中可能起到助燃、消烟以及抗震的作用；作催化剂，二茂铁可作为合成氨以及高分子过氧化物分解的催化剂；在生化和分析上的应用，二茂铁可用于银、钒、汞、铅、金等元素的安培滴定法分析中；作塑料、橡胶等高分子聚合物的添加剂，将二茂铁加到聚乙烯中可以改善聚乙烯电稳定器涂层的效果；此外, 二茂铁还可用于农业、机械等。如二茂铁作为铁肥料, 能使作物较快生长, 并增加其铁含量。二茂铁的衍生物可作为杀虫剂。二茂铁可作润滑油抗负荷添加剂, 耐磨材料的促进剂等。总之，二茂铁的用途极为广泛, 开发二茂铁产品, 对燃料、高分子、催化、生化等领域都有很重要的意义。

二茂铁基础知识

二茂铁维基百科，自由的百科全书跳转到：导航, 搜索二茂铁名 (η5)() 别名双环戊二烯基合铁（）、环戊二烯基铁、环戊二烯铁识别号102-54-5 性质化学式C10H10 摩尔质量186.04 g·?1 外观橘黄色固体密度(20°C) 2.69 g3熔点174 °C 沸点249 °C 在水中的溶解度不可溶在大多数有机溶剂中的溶解度可溶相关物质相关化学品二茂钴、二茂镍二茂铬、二苯铬若非注明，所有数据来自25 °C，100 。

目录 [隐藏] ? 1 制备 ? 2 历史 ? 3 电子结构 ? 4 物理性质 ? 5 化学性质 o 5.1 与亲电试剂反应 o 5.2 锂化反应 o 5.3 氧化还原反应? 6 二茂铁及衍生物的应用 o 6.1 抗震剂 o 6.2 医药方面 o 6.3 材料学 o 6.4 配体 ?7 衍生物 ?8 参考资料及注释 ?9 延伸阅读 ?10 外部链接 2 + 2C5H5→ 2 + (C5H5)2

另一种方法是氯化亚铁与环戊二烯在一种碱（如三乙胺、二乙胺等）存在下反应： 2 + 2C5H6 + 23N → (C5H5)2 + 3 [编辑]历史富瓦烯错误的二茂铁结构二茂铁的发现纯属偶然。1951年，杜肯大学的和用环戊二烯基溴化镁处理氯化铁，试图得到二烯氧化偶联的产物富瓦烯（，如图），但却意外得到了一个很稳定的橙黄色固体。[2]当时他们认为二茂铁的结构并非夹心，而是如右图所示，并把其稳定性归咎于芳香的环戊二烯基负离子。与此同时，、和在将环戊二烯与氮气混合气通过一种还原铁催化剂时也得到了该橙黄色固体。[3] 罗伯特·伯恩斯·伍德沃德和杰弗里·威尔金森，[4]及恩斯特·奥托·菲舍尔[5]分别独自发现了二茂铁的夹心结构，并且

二茂铁的制备及应用

#继续教育# 二茂铁的制备及应用 PREPARATION AND APPLICATION OF FERROCENE 崔小明田言 1概述二茂铁又叫双环戊二烯基铁,是以石油化工中C5馏分中的环戊二烯为原料合成出来的一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物,分子式Fe(C5H5)2,分子量186,外观为橙黄色针状结晶,熔点173~174e,沸点249e,100e以上能升华;不溶于水,溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、二氯甲烷、苯等有机溶剂,其分子呈极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,溶于浓硫酸中,在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解,不分解。二茂铁在化学性质上与芳香族化合物相似,不容易发生加成反应,容易发生二茂铁环上的亲电取代反应,如金属化反应、酰基化反应、烷基化反应、磺化反应、甲酰化反应以及配合体交换反应等,使其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用,开发利用前景广阔。 2生产方法[1~3] 二茂铁的制备方法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜(即D M SO)法和电解合成法。 211环戊二烯钠法环戊二烯在烧碱的作用下,生成环戊二烯基钠(C5H5Na),然后在四氢呋喃溶液中与氯化亚铁反应制得二茂铁。 C5H6+NaO H)))C5H5Na+H2O 2C5H5Na+FeCl2)))(C5H5)2Fe+2NaCl 212二乙胺一步法环戊二烯在二乙胺中与无水三氯化铁直接反应,环戊二烯使三氯化铁还原为氯化亚铁,再与两个脱去一个氢离子的环戊二烯负离子生成二茂铁。 213二乙胺二步法在氮气氛中,以四氢呋喃为溶剂,三氯化铁用铁还原为氯化亚铁,然后在二乙胺存在下,氯化亚铁与环戊二烯反应生成二茂铁。 2FeCl3+Fe)3FeCl2 FeCl2+2C5H6+2(C2H5)2N H )))(C5H5)2Fe+(C2H5)2N H.HCl 214二甲基亚砜法在氮气氛、室温常压下,新蒸馏的环戊二烯与碱反应,生成环戊二烯负离子,再将其与亚铁离子反应生成二茂铁,用水蒸汽蒸馏即得精制二茂铁。215电解合成法在直流电作用下,环戊二烯直接与铁电极表面进行反应,阳离子在阴极上被还原,与环戊二烯反应生成环戊二烯钠和氢分子。阴极反应:Na+(NaI)+e Na 2Na+2C5H62C5H5Na+H2 阳极反应:Fe-2e Fe[2+] Fe[2+]向阴极转移,与阴极的环戊二烯基钠生成二茂铁,并置换出Na+。Na+反复进行这系列的反应,在阴极上不断地生成二茂铁。将暗红色的电解液用石油醚提取,再将抽提液浓缩,冷却至0e,即可析出橙红色的二茂铁。总反应方程式为: 2C5H6+Fe 电流 (C5H5)2Fe+H2 在以上所述各种制备方法中,电解合成法工艺简单,宜于工业化生产,是今后二茂铁制备的发展方向。 3应用[4~6] 311用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料中,都能发挥其助燃、消烟和抗爆等作用,尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类,效果更为显著。二茂铁及其衍生物添加到煤油或柴油中,仅011%(重量)的用量,就可平均节油14%,且使