二茂鐵，是一種具有芳香族性質(zhì)的有機(jī)過(guò)渡金屬化合物，化學(xué)式為Fe(C5H5)2，溫下為橙黃色粉末，有樟腦氣味。熔點(diǎn)172℃-174℃，沸點(diǎn)249℃，100℃以上能升華；不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有機(jī)溶劑。與酸、堿、紫外線不發(fā)生作用，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，400℃以內(nèi)不分解。其分子呈現(xiàn)極性，具有高度熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐輻射性，二茂鐵自身的應(yīng)用并不多，但用已知的方法可以合成出種類繁多的衍生物，大大延伸了二茂鐵的應(yīng)用范圍。其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、航天、節(jié)能、環(huán)保等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。 [3]中文名二茂鐵 [4]外文名Ferrocene [4]別    名雙環(huán)戊二烯合鐵化學(xué)式Fe(C5H5)2分子量186.031 [4]CAS登錄號(hào)102-54-5 [4]EINECS登錄號(hào)203-039-3 [4]熔    點(diǎn)172 至 174 ℃ [4]沸    點(diǎn)249 ℃ [4]水溶性不溶密    度1.490 g/cm3 [4]外    觀橙黃色粉末閃    點(diǎn)100 ℃ [4]安全性描述S22；S61 [4]危險(xiǎn)性符號(hào)F [4]危險(xiǎn)性描述R11；R22；R51/53 [4]UN危險(xiǎn)貨物編號(hào)1325 [4]目錄1簡(jiǎn)介2發(fā)現(xiàn)歷史3電子結(jié)構(gòu)4理化性質(zhì)?物理性質(zhì)?化學(xué)性質(zhì)?親電反應(yīng)?鋰化反應(yīng)?還原反應(yīng)5毒理學(xué)數(shù)據(jù)6計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)7貯存方法8制備方法9應(yīng)用?抗震劑?醫(yī)藥方面?材料方面?配體10安全信息?安全術(shù)語(yǔ)?風(fēng)險(xiǎn)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介播報(bào)編輯二茂鐵二茂鐵，又稱二環(huán)戊二烯合鐵，是化學(xué)式為Fe(C5H5)2的有機(jī)金屬化合物。橙色晶型固體；有類似樟腦的氣味；熔點(diǎn)172～174℃，100℃以上升華，沸點(diǎn)249℃；有抗磁性，偶極矩為零；不溶于水、10%氫氧化鈉和熱的濃鹽酸，溶于稀硝酸、濃硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氫呋喃。二茂鐵在空氣中穩(wěn)定，具有強(qiáng)烈吸收紫外線的作用，對(duì)熱相當(dāng)穩(wěn)定，可耐470℃高溫加熱；在沸水、10%沸堿液和濃鹽酸沸液中既不溶解也不分解。二茂鐵是最重要的金屬茂基配合物，也是最早被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物，包含兩個(gè)環(huán)戊二烯環(huán)與鐵原子成鍵。二茂鐵的結(jié)構(gòu)為一個(gè)鐵原子處在兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯的環(huán)之間。在固體狀態(tài)下，兩個(gè)茂環(huán)相互錯(cuò)開(kāi)成全錯(cuò)構(gòu)型，溫度升高時(shí)則繞垂直軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。二茂鐵的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，類似芳香族化合物。二茂鐵的環(huán)能進(jìn)行親電取代反應(yīng)，例如汞化、烷基化、?；确磻?yīng)。它可被氧化為 [Cp2Fe]+，鐵原子氧化態(tài)的升高，使茂環(huán)（Cp）的電子流向金屬，阻礙了環(huán)的親電取代反應(yīng)。二茂鐵能抗氫化，不與順丁烯二酸酐發(fā)生反應(yīng)。二茂鐵與正丁基鋰反應(yīng)，可生成單鋰二茂鐵和雙鋰二茂鐵。茂環(huán)在二茂鐵分子中能相互影響，在一個(gè)環(huán)上的致鈍，使另一環(huán)也有不同程度的致鈍，其程度比在苯環(huán)要輕一些。二茂鐵由鐵粉與環(huán)戊二烯在300℃的氮?dú)夥罩屑訜?，或以無(wú)水氯化亞鐵與環(huán)戊二烯合鈉在四氫呋喃中作用而制得。二茂鐵可用作火箭燃料添加劑、汽油的抗爆劑和橡膠及硅樹脂的熟化劑，也可做紫外線吸收劑。二茂鐵的乙烯基衍生物能發(fā)生烯鍵聚合，得到碳鏈骨架的含金屬高聚物，可作航天飛船的外層涂料。發(fā)現(xiàn)歷史播報(bào)編輯二茂鐵的發(fā)現(xiàn)純屬偶然。1951年，杜肯大學(xué)的 Pauson 和 Kealy 用環(huán)戊二烯基溴化鎂處理氯化鐵，試圖得到二烯氧化偶聯(lián)的產(chǎn)物富瓦烯（Fulvalene），但卻意外得到了一個(gè)很穩(wěn)定的橙黃色固體。 當(dāng)時(shí)他們認(rèn)為二茂鐵的結(jié)構(gòu)并非夾心，并把其穩(wěn)定性歸咎于芳香的環(huán)戊二烯基負(fù)離子。與此同時(shí)，Miller、Tebboth 和 Tremaine 在將環(huán)戊二烯與氮?dú)饣旌蠚馔ㄟ^(guò)一種還原鐵催化劑時(shí)也得到了該橙黃色固體。羅伯特·伯恩斯·伍德沃德和杰弗里·威爾金森及恩斯特·奧托·菲舍爾分別獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)，并且后者還在此基礎(chǔ)上開(kāi)始合成二茂鎳和二茂鈷。NMR光譜和X射線晶體學(xué)的結(jié)果也證實(shí)了二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)。二茂鐵的發(fā)現(xiàn)展開(kāi)了環(huán)戊二烯基與過(guò)渡金屬的眾多π配合物的化學(xué)，也為有機(jī)金屬化學(xué)掀開(kāi)了新的帷幕。1973年慕尼黑大學(xué)的恩斯特·奧托·菲舍爾及倫敦帝國(guó)學(xué)院的杰弗里·威爾金森爵士被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟袡C(jī)金屬化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。電子結(jié)構(gòu)播報(bào)編輯穆斯堡爾譜學(xué)數(shù)據(jù)顯示，二茂鐵中心鐵原子的氧化態(tài)為+2，每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷。因此每個(gè)環(huán)含有6個(gè)π電子，符合休克爾規(guī)則中4n+2電子數(shù)的要求（n為非負(fù)整數(shù)），每個(gè)環(huán)都有芳香性。每個(gè)環(huán)的6個(gè)電子×2，再加上二價(jià)鐵離子的6個(gè)d電子正好等于18，符合18電子規(guī)則，因此二茂鐵非常穩(wěn)定。二茂鐵中兩個(gè)茂環(huán)可以是重疊的（D5h），也可以是錯(cuò)位的（D5d），它們之間的能壘僅有8-20kJ/mol。重疊構(gòu)型可能是比較穩(wěn)定的，但在晶體中分子間作用能在數(shù)量級(jí)上與能壘差不多大或略大些，所以各種各樣的構(gòu)型都可存在。理化性質(zhì)播報(bào)編輯物理性質(zhì)熔點(diǎn)：172-174 °C沸點(diǎn)：249 °C密度：1.490g/cm3閃點(diǎn)：100℃折射率：1.4465（20℃） [4]外觀：橙黃色粉末，有樟腦氣味溶解性：不溶于水，易溶于苯、乙醚等有機(jī)溶劑化學(xué)性質(zhì)二茂鐵不適于催化加氫，也不作為雙烯體發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)，但它可發(fā)生傅-克酰基化及烷基化反應(yīng)。親電反應(yīng)二茂鐵具有芳香化合物的顯著特征，可與親電試劑反應(yīng)生成二茂鐵的取代衍生物。大多數(shù)取代的類型是1-取代物、1,1'-二取代物及1,2-二取代物。例如二茂鐵與三氯化鋁和 Me2NPCl2在熱庚烷中反應(yīng)生成二氯二茂鐵膦，當(dāng)與苯基二氯化膦在類似條件下反應(yīng)得到P,P-二氯雙(二茂鐵)-P-苯基膦。與苯甲醚類似，二茂鐵與P4S10反應(yīng)生成 Dithiadiphosphetane disulfide。二茂鐵不可以直接硝化和鹵化，因?yàn)闀?huì)先發(fā)生氧化反應(yīng)。二茂鐵可發(fā)生傅-克反應(yīng)，譬如在磷酸作催化劑時(shí)，二茂鐵與乙酸酐或乙酰氯反應(yīng)生成乙?；F。雖然一方面二茂鐵許多反應(yīng)類似于芳香烴的相應(yīng)反應(yīng)，但另一方面有些反應(yīng)明顯是鐵原子在起主要作用。鋰化反應(yīng)用丁基鋰可以很快奪取二茂鐵中的質(zhì)子，產(chǎn)物為1,1'-二鋰代二茂鐵，是很強(qiáng)的親核試劑。它與二乙基二硫代氨基甲酸硒反應(yīng)，生成的產(chǎn)物具有位阻，兩個(gè)環(huán)戊二烯基配體靠硒原子連接。該產(chǎn)物可通過(guò)加熱開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)（ROP）生成聚硒化二茂鐵，硅和磷的類似反應(yīng)也可合成相應(yīng)的聚合物。還原反應(yīng)二茂鐵在酸性溶液很容易被氧化為藍(lán)色順磁性的二茂鐵鎓離子 ，其電勢(shì)以飽和甘汞電極為標(biāo)準(zhǔn)大約為0.5V。由于產(chǎn)物二茂鐵反應(yīng)性不強(qiáng)且易于分離，該離子有時(shí)被用作氧化劑，以六氟磷酸鹽 [PF6]? 或氟硼酸鹽 [BF4]?的形式存在。環(huán)上不同的取代基會(huì)使該電勢(shì)值產(chǎn)生變化：吸電子基（如羧基）使得電極電勢(shì)值上升；而給電子基（如甲基）則使得該值下降，氧化變得容易。全甲基取代二茂鐵被氧化后生成的鹽 [Fe(η5-C5Me5)2][tcne] （tcne=四氰乙烯）具有不尋常的磁性性質(zhì)，為深綠色晶體，含有陽(yáng)離子與陰離子交替出現(xiàn)的長(zhǎng)鏈。毒理學(xué)數(shù)據(jù)播報(bào)編輯急性毒性：大鼠經(jīng)口LD50：1320mg/kg；小鼠經(jīng)口LD50：832mg/kg計(jì)算化學(xué)數(shù)據(jù)播報(bào)編輯疏水參數(shù)計(jì)算參考值（XlogP）：無(wú)氫鍵供體數(shù)量：0 [4]氫鍵受體數(shù)量：2 [4]可旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵數(shù)量：0 [4]互變異構(gòu)體數(shù)量：拓?fù)浞肿訕O性表面積（TPSA）：0 [4]重原子數(shù)量：11 [4]表面電荷：0 [4]復(fù)雜度：11.6 [4]同位素原子數(shù)量：0 [4]確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0 [4]不確定原子立構(gòu)中心數(shù)量：0 [4]確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0 [4]不確定化學(xué)鍵立構(gòu)中心數(shù)量：0 [4]共價(jià)鍵單元數(shù)量：3 [1]貯存方法播報(bào)編輯儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源、防靜電。防止陽(yáng)光直射。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。制備方法播報(bào)編輯由鐵粉與環(huán)戊二烯在300℃的氮?dú)夥罩屑訜?，或以無(wú)水氯化亞鐵與環(huán)戊二烯合鈉在四氫呋喃中反應(yīng)而得，也可采用電解合成法，采用環(huán)戊二烯、氯化亞鐵、二乙胺為原料合成二茂鐵可按下法操作。攪拌下，向四氫呋喃中分次投入無(wú)水氯化鐵（FeCl3），再加入鐵粉，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱回流4.5h，得到氯化亞鐵溶液。減壓蒸除溶劑四氫呋喃，得近干的殘留物。在冰浴冷卻下，加入環(huán)戊二烯和二乙胺的混合液，在室溫下猛烈攪拌6-8h，減壓蒸除多余的胺，殘留物用石油醚回流萃取。將萃取液趁熱過(guò)濾，蒸除溶劑后，即得二茂鐵粗品。用戊烷或環(huán)已烷重結(jié)晶，或采用升華法提出純，即為精制品收率73-84%。 [2]應(yīng)用播報(bào)編輯二茂鐵自身的應(yīng)用并不多，但用已知的方法可以合成出種類繁多的衍生物，大大延伸了二茂鐵的應(yīng)用范圍?？拐饎┒F及其衍生物是汽油中的抗震劑，它們比曾經(jīng)使用過(guò)的四乙基鉛安全得多。在英國(guó)的Halfords可以買到含二茂鐵的汽油添加劑，它尤其適用于以前專為四乙基鉛抗震劑設(shè)計(jì)的車輛。二茂鐵分解出的鐵沉積在火花塞表面，增強(qiáng)了其導(dǎo)熱性。添加二茂鐵同樣也可以減少柴油車冒出的煤煙。醫(yī)藥方面某些二茂鐵的鹽類具有抗癌活性，如他莫昔芬的二茂鐵同類物，其機(jī)理為，他莫昔芬可以與雌激素結(jié)合，其細(xì)胞毒性可以殺死癌細(xì)胞。材料方面二茂鐵容易升華的性質(zhì)可被用于沉積某種特定的富勒烯或碳納米管。醛和鏻鹽在氫氧化鈉存在下發(fā)生維蒂希反應(yīng)生成乙烯基二茂鐵。該化合物聚合得到類似于聚苯乙烯的聚合物，其中苯基被二茂鐵基取代。配體手性二茂鐵膦配體應(yīng)用于一些過(guò)渡元素催化的反應(yīng)。工業(yè)上應(yīng)用此類反應(yīng)合成藥物及農(nóng)用化學(xué)品。雙二苯基膦二茂鐵（dppf）是有機(jī)合成中重要的配體，許多偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理即是基于其鈀配合物的生成。安全信息播報(bào)編輯安全術(shù)語(yǔ)S22：Do not breathe dust.不要吸入粉塵。S61：Avoid release to the environment. Refer to special instructions/Safety data sheets.避免釋放到環(huán)境中，參考特別指示/安全收據(jù)說(shuō)明書。風(fēng)險(xiǎn)術(shù)語(yǔ)R11：Highly flammable.高度易燃。R22：Harmful if swallowed.吞食是有害的。R51/53：Toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.對(duì)水生生物有毒，可能在水生環(huán)境中造成長(zhǎng)期不利影響。