二茂铁

二茂铁属于金属有机化合物。1951年Kealy 及Pauson 用格氏试剂C5H5MgBr 为原料以 FeCl3 作催化剂合成富瓦烯没有成功却意外地制得了二茂铁，二茂铁问世以来得到了广泛的应用。例如作为火箭燃料添加剂、紫外线吸收剂、汽油防爆剂等早为人们所知。

二茂铁亦称“二环戊二烯铁”。一种夹心金属化合物。分子式(C5H5)2Fe或C10H10Fe。分子量186.04。浅黄色或棕色针状晶体，有樟脑气味。熔点 172.5～173℃，沸点249℃。高于100℃升华, 加热至400℃亦不分解。对碱和非氧化性酸稳定。溶于稀硝酸、浓硫酸、醇、醚、苯、石油 和丙酮，不溶于水和氢氧化钠溶液。溶于稀硝酸和浓硫酸形成有蓝色荧光的深红色溶液。对热、紫外线、空气、酸、碱等都很稳定，如加热至400℃无变化，但对氧化剂敏感。虽然二茂铁在室温下不被空气氧化，但在溶液中能被空气氧化成二茂铁正离子。二茂铁具有芳香性，是一个典型的非苯芳香族化合物，能发生磺化、酰基化、烷基化等典型的芳香族亲电取代反应。还能与四氰基乙烯、硝基苯形成电荷转移络合物。在乙醇和乙烷中的紫外光谱于325nm和440nm处有极大的吸收值。在乙二胺存在下，以四氢呋喃为溶剂，由氯化亚铁与环戊二烯反应，或在二甲氧基乙烷和二甲亚砜溶剂中用氢氧化钾脱除环戊二烯的质子后再与水合氯化亚铁反应均可制得。用作紫外光的吸收剂、催化剂、火箭燃料添加剂、汽油抗震剂、硅树脂和橡胶熟化剂。

二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物,又叫双环戊二烯基铁和二环戊二烯基铁,分子结构上含有一个二价铁阳离子和两个环戊二烯基阴离子，是生产 二茂铁甲酸的原料，上世纪50年人类首次用环戊二烯溴化镁与无水三氯化铁反应制得，室温下为橙黄色针状结晶和粉末,具有类似樟脑的气味,属于非极性化合物， 易溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、汽油、煤油、柴油、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯等多种有机溶剂,由于乙醇极性比较大，通常最好还是用甲苯溶解。不溶于水 ,溶于浓硫酸中,在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解,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，在工业、农业、医药、航天、节能、环 保等行业具有广泛的应用。主要应用介绍如下：
（1）用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂。如用于制作汽油抗爆剂、火箭推进剂的燃速催化剂、航天用固体燃料等。
（2）用作催化剂。如用于制作合成氨催化剂，作为硅树脂、橡胶的熟化剂，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。
（3）用作汽油抗爆剂。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。
（4）用作辐射吸收剂、热稳定剂、光稳定剂及阻烟剂。
（5）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。 二茂铁及其衍生物稳定的夹心结构和多种氧化态使其在化学反应中表现出良好的稳定性和活性；大的π共轭体系有利于电子的传递和转移，使其在电化学和光电领域表现出优异的性能；此外，通过化学修饰可以调节其物理化学性质，从而满足不同应用需求。这些优势使二茂铁衍生物在材料科学、电子器件、生物医学等多个领域展现出巨大的应用潜力。 二茂铁衍生物是一类基于二茂铁（一种由两个环戊二烯环夹着一个铁原子构成的金属有机化合物）的化合物，通过在二茂铁结构上引入不同的取代基或与其他分子进行化学修饰而得到。这些衍生物继承了二茂铁独特的结构特性，如稳定的夹心结构、良好的电化学活性以及大的π共轭体系，使其在多个领域具有重要的研究和应用价值。 在材料科学中，二茂铁及其衍生物可用于制备分子铁磁体、非线性光学材料和分子电子器件等，这些材料在数据存储、光通信和微电子领域具有重要应用前景；在生物医学领域，二茂铁衍生物可用于药物合成，如提高抗生素的活性，以及作为生物传感器的组成部分；在能源领域，作为火箭燃料添加剂、汽油防爆剂等，提升燃料性能；此外，还在电极修饰、聚合物改性等方面有应用报道，展现出其多功能性和跨领域的应用价值。

[1]吴杰颖,田玉鹏.二茂铁及其衍生物的研究状况[J].安徽大学学报:自然科学版, 1999, 023(003):95-102.DOI:CNKI:SUN:AHDX.0.1999-03-020.
[2]二茂铁衍生物的合成——1,1′-二乙酰二茂铁、1,1′-二茂铁二甲酸和1,1′-二茂铁二甲酰氯的合成 [J] . 肖豪英 ,刘正恒 ,邵耀民 . 东华大学学报（自然科学版）. 1985,第2期
[3]二茂铁及其衍生物在分析中的应用 Ⅰ.二茂铁分光光度法测Fe（Ⅲ）的研究及水泥中Fe2O3的测定 [J] . 蒋淑艳 ,云秀玲 . 化学试剂 . 1987,第4期

桔黄色针状结晶。熔点172.5-173℃，100℃以上升华，沸点249℃。溶于稀硝酸、浓硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氢呋喃，在稀硝酸和浓硫酸中生成带蓝色荧光的深红色溶液。不熔于水、10%氢氧化钠和热的浓盐酸，这些溶剂的沸液中，二茂铁既不溶解也不分解，能随水蒸气挥发，有类似樟脑的气味，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。 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，也可作紫外线吸收剂。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。二茂铁的消烟助燃作用发现较早，无讼是添加在固体燃料、液体燃料或气体燃料中，都能发挥这种效应，尤其对于在燃烧时产生烟大的烃类，其效果更为显著。其添加在汽油中有很好的抗震作用，但是由于氧化铁沉积到火花塞上影响发火而受到限制，为此，也有人使用排铁混合物以减少铁的沉积现象。二茂铁添加在煤油或柴油中，由于该发动机不用点火装置，所以不良的影响较少，在燃烧中除了消烟助燃外，其还有促使一氧化碳较化为二氧化碳的作用。另外，它在燃烧中可提高燃烧热、增加功率而达到节能和减少大气污染的效果，二茂铁添加到锅炉燃料油中，可减少烟的生成和喷嘴积碳。在柴油中添加0.1%，可消烟30-70%，节油10-14%,功率提高10%。二茂铁用在固体火箭燃料中的使用报道更多，甚至还有掺在煤粉中作减速烟剂使用。在以高分子聚合物废料作燃料时，添加二茂铁后可降烟数倍，还可作塑料的减烟添加剂。除上述用途以外，二茂铁还有其他应用，作为铁肥料，有益于植物吸收，增长率加作物的含铁量，它的衍生物可作杀虫剂。二茂铁的工业和有机合成方面的用途也很多，例如，它的衍生物可作为橡胶或聚乙烯的抗氧剂、聚脲酯的稳定剂、异丁烯痉甲基化催化剂、高分子过氧化物的分解催化剂，增加甲苯氯化中对位氯甲苯的产率，在其他方面又可作为润滑油抗负荷添加剂、研磨材料的促进剂等。 二茂铁是一种具有夹心结构的金属有机化合物。二茂铁及其衍生物因其本身的特点,如疏水性、生物可氧化性、芳香性、稳定性、低性、生物活性等,而被广泛应用。如作催化剂。汽油的抗爆添加剂。高温润滑剂。高温聚合物中间体。紫外光吸收剂。 用作催化剂和汽油抗爆添加剂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%；二茂铁加入汽油中还能够提高汽油的辛烷值，提高燃油的抗爆震燃烧性能。 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反应而得，也可采用电解合成法，采用环戊二烯、氯化亚铁、二乙胺为原料合成二茂铁可按下法操作。搅拌下，向四氢呋喃中分次投入无水氯化铁(FeCL3)，再加入铁粉，在氮气保护下加热回流4.5h，得到氯化亚铁溶液。减压蒸除溶剂四氢呋喃，得近干的残留物。在冰浴冷却下，加入环戊二烯和二乙胺的混合液，在室温下猛烈搅拌6-8h，减压蒸除多余的胺，残留物用石油醚回流萃取。将萃取液趁热过滤，蒸除溶剂后，即得二茂铁粗品。用戊烷或环已烷重结晶，或采用升华法提出纯，即为精制品收率73-84%。 有毒物质 中毒 口服- 大鼠 LD50: 1320 毫克/ 公斤; 口服- 小鼠 LD50: 832 毫克/公斤 可燃, 火场排出含铁辛辣刺激烟雾 库房低温, 通风, 干燥; 与氧化剂分开存放 水, 二氧化碳, 干粉, 砂土 TWA 10 毫克/立方米; STEL 20 毫克/立方米