二茂铁
编辑锁定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186.03CAS登录号102-54-5EINECS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
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
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。
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] 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