二茂铁ermaotie

又称二环戊二烯合铁。1951年P.L.保森为了制备富瓦烯，用三氯化铁氧化环戊二烯格氏试剂[(C₅H₅)—Mg—Br]，结果未得到预期产物富瓦烯，却得到了一个橙色、稳定的新配合物(C₅H₅) ₂Fe，称之为二茂铁。其反应历程是Fe³⁺首先被(C₅H₅)—Mg—Br还原为Fe²⁺，然后Fe²⁺与(C₅H₅)—Mg—Br反应生成(C₅H₅)₂Fe。它有类似樟脑气味，熔点为172.5～173℃,100℃以上升华，沸点为249℃，有抗磁性，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、石油醚和四氢呋喃等，在空气中稳定。进一步研究表明，它是过渡金属有机配合物中含有芳香性有机基团的一个代表性物质，具有特殊的化学稳定性，而且具有特殊的分子结构。X射线衍射分析指出，其偶极矩为零，其中C—H键全都相同，C—C键长为140 pm，而C—Fe键长为204 pm，两个环状C₅H₅基间的距离为332 pm。1952年E.O.费希尔和G.威尔金森同时确定该化合物具有新型的“夹心面包结构”，Fe原子位于两个环状C₅H₅的五边反棱柱排列之间 （见图）。由其分子轨道能级图可看出，二茂铁中Fe²⁺的6个价电子和两个C₅H^-₅环的 12个电子，共18个电子，分别填入a_1g,a_2u,e_1g,e_1u,e_2g,a_1g分子轨道中，由于分子中无单电子存在，故二茂铁为抗磁性。此外，铁原子经两个茂基配位后，核外电子总数为36，相当于希有气体氪Kr的原子结构，完全符合E.A.N规则，相当稳定，1955年以后逐步发现了一系列类似的化合物，通称夹心结构化合物，其中的“心”指金属原子或离子，正如两个面包片 （指有机基） 间的肉一样，也称做茂金属化合物。二茂铁的合成，开辟了含有π键合的芳香环的过渡金属有机金属化学的新领域。有关的结构理论研究，推动了金属有机化学的迅速发展，对无机、有机化学和理论化学都产生了极其重大的影响。为此E.O.费希尔和G.威尔金森共同获得1973年诺贝尔化学奖。

二茂铁结构

二茂铁的化学性质，可归纳如下：
❶ 二茂铁具有突出的化学稳定性，这点与一般有机金属化合物有所不同。

❷ 二茂铁不具有一般不饱和烃类的加成反应。
❸ 二茂铁易与亲电试剂发生亲电取代反应，其反应性能比苯还要活泼些，更接近于噻吩和酚。

❹ 二茂铁为一个非苯体系的芳香系，但其取代基不仅对同环有影响，而且可通过中心铁原子的还原而传递到异环。
在工业上，二茂铁可降低燃料油烟尘的排出； 也可用做催化剂、汽油抗震剂、火箭燃料添加剂、橡胶和硅树脂的热化剂和紫外线吸收剂。