第一節(jié) 二茂鐵的簡(jiǎn)介

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。常溫下為橙黃色粉末，有樟腦氣味。熔點(diǎn)172度-174度，沸點(diǎn)249度，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。（立項(xiàng)申請(qǐng)）

第二節(jié) 二茂鐵的發(fā)展與性質(zhì) 研究 及二茂鐵應(yīng)用

二茂鐵及其衍生物是由兩個(gè)環(huán)戊二烯基陰離子和一個(gè)二價(jià)鐵離子組成的夾心型化合物，是一類具有氧化還原中心的金屬有機(jī)化合物，具有芳香性，高穩(wěn)定性，溶解于絕大多數(shù)的有機(jī)溶劑，而且很容易進(jìn)行取代反應(yīng)。

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)。

乙?；F是合成二茂鐵衍生物的重要中間體。乙?；F不僅可以與胺類反應(yīng)生成相應(yīng)的二茂鐵基 Schiff 堿；也可將羰基發(fā)生 Clemmenson 還原反應(yīng)生成相應(yīng)的烷基二茂鐵；還可與醛，胺發(fā)生Mannich 反應(yīng)生成相應(yīng)的 Mannich 堿等。

二茂鐵及其衍生物常用作汽油中的抗震劑，另外，也可作火箭燃料的添加劑、硅樹脂和硅橡膠的熟化劑及紫外線吸收劑等。在醫(yī)藥方面、生化方面、材料學(xué)方面等都有重要應(yīng)用。

二茂鐵在化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，由于其結(jié)構(gòu)中的亞鐵處于激化狀態(tài)，使的二茂鐵具有多種催化特性。二茂鐵是非苯系芳香族化合物，因?yàn)槠渚哂幸兹〈?，使的二茂鐵可制備各種不同類型的衍生物。在不同的化合物中引入二茂鐵基結(jié)構(gòu)，可表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)。在二茂鐵的環(huán)上能進(jìn)行單環(huán)、雙環(huán)親電取代反應(yīng)，正是由于二茂鐵的這些特殊性質(zhì)，所以二茂鐵的用途也越來(lái)越廣泛。隨著對(duì)二茂鐵及其衍生物的不斷深入 研究 ，其應(yīng)用范圍也在不斷的延伸，現(xiàn)已擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、染料、電化學(xué)、感光材料等諸多領(lǐng)域。

第三節(jié) 二茂鐵的相關(guān)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（帶“'”表示在A環(huán)上，不帶則表示在B環(huán)上）。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（Dichloroferrocenyl phosphine），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)加熱開環(huán)聚合反應(yīng)（ROP）生成聚硒化二茂鐵（Poly(ferrocenyl selenide)），硅和磷的類似反應(yīng)也可合成相應(yīng)的聚合物（Poly(ferrocenylsilane) 和 Poly(ferrocenylphosphine)）。

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 [(η5-C5H5)2FeIII]+，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。

二茂釕和鋨的類似陽(yáng)離子 [MIII(η5-C5H5)2]+ 卻是不穩(wěn)定的，容易進(jìn)一步氧化為 [MIV(η-C5H5)2]2+ 陽(yáng)離子或二聚成為 [(η5-C5H5)2MIII-MIII(η5-C5H5)2]2+。

第四節(jié) 二茂鐵的市場(chǎng)前景

由于二茂鐵及其衍生物具有廣泛的用途,特別是在航天及軍事工業(yè)上的應(yīng)用,因而發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展迅速。我國(guó)從20 世紀(jì)60 年代開始研制二茂鐵,但生產(chǎn)和衍生物的開發(fā)應(yīng)用方面均較落后,年產(chǎn)量約2kt ,而國(guó)內(nèi)年需求量約為7. 5kt ,產(chǎn)不足需。

隨著二茂鐵在石油、石油切割氣、汽油、柴油等方面的應(yīng)用,二茂鐵的特殊作用逐漸被國(guó)人所認(rèn)識(shí),其應(yīng)用范圍將越來(lái)越廣。另外,隨著我國(guó)石油化工的不斷發(fā)展,C5 來(lái)源也不斷增加,以環(huán)戊二烯為原料制備二茂鐵,進(jìn)而開發(fā)二茂鐵及其衍生物的利用途徑,對(duì)于合理利用石油化工的C5 資源具有一定的現(xiàn)實(shí)意義,同時(shí)也將推動(dòng)金屬有機(jī)化工產(chǎn)品在我國(guó)的開發(fā)和利用。因此二茂鐵及其衍生物的生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)在國(guó)內(nèi)將會(huì)有一個(gè)突破性進(jìn)展,開發(fā)利用前景廣闊。

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