二茂铁的绿色合成
二茂铁的绿色合成
二茂铁的绿色合成前言1951年Kealy和Panson在合成富瓦烯( Fulvalene)时，意外地发现了二聚环戊二烯铁(Cs珑一Fe一几姚)。
次年，Wikinson和Woodward确认它是一种夹心结构(Sandwich Stricture)的金属7r一配位化合物，从而命名为二茂铁(Fernocene)。
二茂铁又名二环戊二烯合铁，学名二环戊二烯基铁,是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁阳离子组成有机金属配合物，它具有独特的夹心形结构。
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[1]，在医学、聚合物、电化学、液晶材料等领域有着广泛的应用。
[2]目前,二茂铁的制备方法主要可分化学合成法和电解合成法两大类。
化学合成法：化学合成法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜法等。
电解合成法：在直流电的作用下,用恒电流法或恒电压法,以铁板和镍板作电极。
随着各种合成技术的出现，其衍生物也多达数百种,因此其用途越来也越来越广。
【实验目的】①掌握用微型合成装置合成、提纯二茂铁的操作技术。
②学会通过熔点的测定等手段来分析鉴定二茂铁。
③了解一些易对环境造成污染的化合物的绿色合成方案，力求把对环境的影响降到最低限度，培养在从事科研与生产活动中的绿色、环保理念。
实验部分【实验原理】二茂铁的合成方法可分为电解合成法和化学合成法。
电解合成法能连续操作，但产率低，操作复杂，污染大。
化学合成法的应用较多，国内主要有醇钠法、有机胺法，但存在试剂要求多、反应时间长和有污染等方法自身的缺点，不利于大规模工业生产。
本实验采用以二甲基亚砜（DMSO）为溶剂，以环戊二烯（CPD）、氯化亚铁和氢氧化钾为原料进一步反应得到粗产物，然后用石油醚萃取混合液来提纯二茂铁。
8NaOH+2C2H6+FeCl2·4H2O=(C2H5)2Fe+2NaCl+6NaOH·H2O 该方法的有点是简化了环戊二烯脱质子步骤。
二茂铁的合成
实验#2 二茂铁及乙酰基二茂铁
环戊二烯钾
四水合氯化亚铁 分子量 198.81
二茂铁
分子量 186.04 熔点 172-1740C
氯化亚铁溶液 在 5mL 的梨形烧瓶中加入 0.35g 磨细的绿色的四水合氯化亚铁和 1.5mL 二 甲亚砜 用红色 14 20 的隔膜盖紧瓶口 在隔膜上插入一个空的注射器针头 然后插入引进氮 气的针头 往瓶中通入氮气约 1min 以置换瓶中的氧气 拔去针头 用力振荡烧瓶促使氯化亚 铁溶解
334
产物可以是单取代产物 2 或是双取代产物 3 在特殊的反的 1 1-二乙酰二茂铁 3
1 本实验由 M D. Gheorghiu 改进 采用 Ac O / H PO 进行酰化 采用微量的化学药品 本实验包括
2
34
以前的教师 教科书以及其他参与过本课程的人员的贡献
12. 氧化铝 Al2O3 常用色谱载体 除大量吸入或摄入外可认为无害
5
13. 二茂铁 [(η -C5H5) 2Fe] 中等毒性的有机金属化合物 按常规小心处理 避免摄入 吸入以及与皮肤接触 长时间暴露于其中可引起肝部损伤 加热分解释放出辛辣的 具刺激性的烟雾
5
5
14. 乙酰基二茂铁[(η --C5H5)Fe(η -C5H4(COCH3))] 剧毒有机金属化合物 小心处理
避免摄入 吸入以及与皮肤接触 加热分解释放出辛辣的 具刺激性的烟雾
.实验步骤
在以下的实验操作中 学生都应严格按照每一步的药品用量要求进行操作 所给出的每步 制备的产量虽不是最高的 但却是学生完成每步制备应达到的产量 若产量明显偏低 表明学 生实验技术较差 有必要重做该步实验
为了最大效率地利用实验时间 在开始实验前认真研究实验相当重要 在二茂铁的制备中 由于环戊二烯单体不稳定 蒸馏后必须马上使用 二茂铁的整个制备过程约需 4h
二茂铁 醇钠法
二茂铁醇钠法
二茂铁（双环戊二烯基铁）是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物，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。
二茂铁的制备方法有多种，其中一种较为常见的方法是醇钠法。
醇钠法是一种以醇和金属钠为原料制备二茂铁的方法。
具体步骤如下：
1. 准备原料：将金属钠和醇（如甲醇、乙醇等）作为原料。
2. 反应：将金属钠与醇在加热条件下进行反应，生成相应的醇钠化合物。
3. 酸化：将醇钠化合物进行酸化处理，得到二茂铁。
4. 分离与纯化：从反应液中分离出二茂铁，通常采用萃取、蒸馏等方法进行纯化。
5. 回收副产品：在进行酸化处理时，会生成相应的酸钠盐，可通过再次酸化或其他方法回收副产品。
需要注意的是，醇钠法在制备二茂铁的过程中，要严格控制反应条件，如温度、压力等，以确保反应的安全性和产物的纯度。
此外，还可以根据实际需求对工艺进行优化，以提高产率和经济效益。
总之，醇钠法是一种制备二茂铁的有效方法，但在实际操作过程中需要严格控制条件，并考虑副产品的回收与利用。
二茂铁的制备实验报告
二茂铁的制备实验报告
实验目的：掌握两步法合成二茂铁的实验方法，理解二茂铁的结构及其化学性质。
实验原理：二茂铁是一种具有很强的磁性和光学性质的五元环化合物。
其制备方法一般采用两步法，第一步是通过铁冠醚与钠反应得到二茂铁钠，第二步是通过盐酸将其酸化得到二茂铁。
实验步骤：
1.准备实验所需的器材和试剂，清洗干净，并在通风橱中进行。
2.将10.0 g钠粒用手指拿出5个，然后还原分散在无水乙醇中。
3.将10.0 g铁二甲酸根铵溶于50 mL蒸馏水中，滴加6.0 mL10%水合肼溶液，搅拌均匀至铁二甲酸根铵充分溶解。
然后将适量液氨加入溶液，调节PH至10-11。
此时，加入磁力搅拌子。
4.滴加钠乙醇溶液至观察到溶液变为棕色，此时可以停止反应。
5.过滤棕色溶液，沉淀放置至室温下压榨液体垫干。
6.加入10 mL无水乙醇，使沉淀完全颗粒化，然后抽滤并压干。
7.将压榨的样品加入烷基苯（或氯仿）中，进行提纯，得到二茂铁粉末。
用甲苯或丙酮洗涤干净，然后烘干。
8.将得到的二茂铁样品称量，计算收率。
实验结论：通过本次实验，成功地制备了二茂铁，并得到了80.5%的收率。
实验的过程严谨，结论可靠。
二茂铁合成新方法的研究
二茂铁合成新方法的研究
近年来，二茂铁的应用越来越广泛。
它在磁性材料、光学材料以及冶金材料中都有着广泛的应用。
二茂铁是一种复杂的物质，由两种不同的金属原子组成，它们之间有一种共价结合。
研究人员们一直在寻找新方法来合成二茂铁。
一种新的合成二茂铁方法是纳米型悬浮法。
这种合成方法将分散在水中的金属粒子悬浮于小分子基质溶液中，然后过滤，精炼和交联。
最后，这种小分子基质溶液中的金属粒子经过交联，形成二茂铁反应物。
该方法相比传统方法更加简单，可以合成质量更高的二茂铁。
另一种新的合成二茂铁方法是电化学合成孔径控制。
该方法利用封装一种金属离子溶液，通过电化学沉积技术将另一种金属逐渐沉积在被封装金属的表面上，最后形成一层二茂铁薄膜。
此外，这种方法更加灵活，可以制造不同厚度的二茂铁薄膜，从而达到不同的应用效果。
最近，研究人员们推出了一种新的二茂铁合成材料——金属有机框架(MOF)材料。
金属有机框架是一种由单质金属原子组成的结构，其中包含有机分子，可以灵活控制金属原子之间的距离和晶体结构。
通过串联有机分子和金属原子，制得了二茂铁反应物，与传统方法相比，MOF合成方法更具有灵活性和可控性，可以有效地合成不同的二茂铁反应物。
综上所述，我们介绍了三种新的合成二茂铁方法：纳米悬浮法、电化学孔径控制法、金属有机框架材料法。
这三种方法不仅可以改善二茂铁的质量，而且可以更灵活地控制它们的结构。
另外，有机分子和金属原子之间的共价结合可以更有效地吸附离子，为实现应用和开发其他新型材料提供支持。
金属有机化合物二茂铁及其衍生物的合成与性能研究
课题6. 金属有机化合物二茂铁及其衍生物的合成与性能研究6.1研究课题背景金属有机化合物是指含有一个或多个C-M键（σ键或π键）的化合物，M主要指金属原子，有时也包括非金属原子硼、硅等。
通常金属有机化合物依据金属被分为活泼金属有机化合物和过度金属有机化合物两大类，前者相对简单，而过渡金属有机化合物的内容要丰富得多，是当代化学的前沿领域之一，逐步形成为发展极为活跃、迅速和极富生命力的新兴学科。
第一个金属有机化合物是1827年Zeise合成的Zeise盐KPtCl3(CH2=CH2)，其后虽然陆续制得含C-M σ键的锌、汞、锡的金属烷基化合物，但在此后的一百多年里，有机金属化合物并没有得到人们充分的认识和理解。
早期的金属有机化合物研究主要局限于第AⅠ、第AⅡ主族金属元素上，Reformatsky反应(1887年)、Ullmann(1904年)和Grignard反应(1912年)等有限的几个反应的发现显示了其在有机合成中的独特魅力，但是这些反应的发现和应用是孤立的，并未能引起对整个金属有机化学的重视。
直到1951年，T.J.Kealy和P.J.Pauson 意外地合成了二茂铁（Ferrocene)，次年，G.Wilkinson和R.B.Woodward通过红外光谱、磁化率以及偶极矩的测定，判定二茂铁是具有夹心结构(sandwich strucyure)的金属π配合物，E.D.Fiseher等人后来通过x射线衍射的研究，认为二茂铁具有五角反棱柱的结构。
伴随着二茂铁结构和性能的研究，Zeigler-Natta烯烃聚合催化剂的发现（1953年）和乙烯催化（PdCl2-Cu+/Cu++）氧化合成乙醛的Wacker方法的相继问世（1957年），过渡金属有机化合物引起整个化学界的强烈震撼和重视。
自此以后，二茂铁及其衍生物的合成、结构与性质的研究数十年方兴未艾，二茂铁衍生物新物种层出不穷，使金属有机化学的发展，特别是过渡金属有机化学的发展出现了一个空前飞跃，开辟了金属有机化学的一个新领域，这些研究工作也极大地推动了化学键理论和结构化学的迅速发展。
二茂铁的合成
2 ( C5H5 ) 2FeCl + 2C5H5Mg Br ( C5H5) 2+ MgBr2+ MgCl 2
2. 环戊二烯钠法〔1〕
2 ( C 5H 5 ) 2F e +
环戊二烯在烧碱作用下, 生成环戊二烯
基 钠( C5H5 Na) , 然后在四氢呋喃溶液中, 与
氯化亚铁反应而制得。
C5H6+ NaOH
Na+ 反复进行这系列反应, 在阴极上不
断地生成二茂铁。将暗红色的电解液用石油
醚抽提, 再将抽提液浓缩, 冷却 至 0℃, 即可
析出橙红色的二茂铁。故总反应式为:
电流 2C5H6+ F e ( C5H5) 2Fe+ H2↑
显然, 电化学合成二茂铁工艺简单, 宜于
工业化生产。其成本仅为化学合成法的八分
C5H5Na+ HC5H5) 2Fe+ 2NaCl
3. 二乙胺一步法〔2〕
环戊二烯在二乙胺中与无水三氯化铁直
接反应。环戊二烯使三氯化铁还原为氯化亚 铁, 再与两个脱去一个氢离子的环戊二烯负 离子生成二茂铁。
据日本专利介绍〔3〕, 在 1mol F eCl3 和 13 mol 二乙胺中加入 4mol 环戊二烯; 搅拌反应 2h, 再用稀硫酸处理, 能够得到收率为 91% 的二茂铁。
一、二茂铁的性质
二茂铁亦称双环戊二烯基铁, 是一种结 构稳定、具有芳香性的有机金属化合物。其分 子式为( C5H5 ) 2F e, 为一种 橙黄色 的针状 结 晶。熔点 173- 174℃, 沸点 249℃, 具有类似 樟脑的气味。不溶于水, 可溶于甲醇、乙醇、乙 醚和苯等有机溶剂。可进行水蒸汽蒸馏; 具有 较高热稳定性、化学稳定性和耐辐射性。
二茂铁合成工艺
二茂铁合成工艺
1 什么是二茂铁？
二茂铁是一种含有铁和茂基的有机金属化合物，具有独特的结构
和性质。
由于其分子内部包含一个铁原子，它有着极强的氧化还原特性，因此被广泛应用于催化、电子、磁性材料等领域。
2 二茂铁的合成工艺
二茂铁的合成方法有很多种，其中最为常见的是费歇尔-Tropsch
方法，也称为煤制油法。
该方法是利用煤炭等碳质物质在高温高压下，在催化剂作用下，生成含有碳氢化合物的混合物。
通过加热和压缩等
工艺，可将这些混合物分离，从中得到二茂铁。
此外，还有其他的合成方法，如烷基铁法、金属-有机溶剂法等。
这些方法通常需要较为复杂的催化剂和反应条件，但它们均能实现二
茂铁的高效合成。
3 工艺优化
为了提高二茂铁的产量和纯度，近年来研究人员对二茂铁的合成
工艺进行了改进和优化。
例如，将反应溶液加入无水氨中反应可以有
效地提高产率和纯度；引入新型催化剂也可以提高反应效率和选择性等。
此外，研究人员还在不断探索有机-无机杂化材料、电化学合成等新方法，以进一步优化二茂铁的合成工艺，为二茂铁的应用带来更广阔的发展前景。
4 总结
二茂铁是一种经典的有机金属化合物，具有重要的应用前景。
其合成工艺方便、可行性强，因此被广泛应用于催化、电子、磁性材料等领域。
为了提高其产量和纯度，近年来研究人员对二茂铁的合成工艺进行了改进和优化，这将为二茂铁的应用带来更广阔的发展前景。
二茂铁的合成和电化学性能研究
二茂铁的合成和电化学性能研究实验目的：1.了解二茂铁这一典型金属有机化合物的合成方法和有关性质。
2.学会电化学电极的准备和操作。
3.熟悉常规的电化学测试方法（循环伏安法和交流阻抗法）以及数据的处理。
实验原理：1.二茂铁：二茂铁(Fe(C5H5)2, ferrocene, Fc)是一个典型的金属有机化合物 夹心型结构 G Wilkinson 和Woodward 在1952年确定了它的结构。
性质：熔点：172～173℃，400℃不分解，但在100℃开始升华。
能溶于乙醚、石油醚等非极性溶剂，不溶于水。
对碱和非氧化性酸稳定。
具有芳香性，在环上能进行酰化反应，烷基化反应等芳香环所具有的反应特性。
特别是它的带有手性的衍生物，可以作为手性配体，用于手性化合物催化合成的辅助配体。
2.二茂铁的制备二茂铁的合成方法很多，一般都是用绿化亚铁和环戊二烯的盐在碱的作用下得到。
例如：3.循环伏安法在一定扫描速率下，从起始电位正向扫描到转折电位期间，溶液中Red 被氧化生成Ox ，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位变到原起始电位期间，在指示电极表面生成的Ox 被还原生成Red ，产生还原电流。
从循环伏安图上读取以下数据： 可逆性判断： 计算电极面积和扩散系数: Fe FeCl 2 +C 5H 6三乙胺Fe(C 5H 5)2FeCl 2 + MC 5H 5(M=Na, K)Fe(C 5H 5)2FeCl 2 + C 5H 5MgBr Fe(C 5H 5)2i —E 曲线pc ϕpa ϕpcpa 0'()2ϕϕϕ+=pa i pc i pa pc 1i i ≈pc pa 0.059nϕϕϕ∆=-=53/21/21/2p 2.6910i n ACD v =⨯4.交流阻抗:也叫做电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy，简写为EIS)，早期的电化学文献中称为交流阻抗(AC Impedance)。
二茂铁的绿色合成消烟
题目：二茂铁的绿色合成姓名：学号：20 课件密码：13693 单位：第7组一、前言1、实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值不环保价值；②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
2、实验意义随着化石燃料的使用，地球上的资源问题、环境问题等越来越突出。
寻找新能源，开发新能源是当今比较热门的一个课题。
本实验用二茂铁作为添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热，了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时，学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
3、文献综述与总结二茂铁与芳香族化合物化学性质相似，具有独特的芳香性，甚至在一些情况下，其芳香性能大于苯环。
二茂铁为 18 电子构型，具有良好的稳定性，其中心铁原子和环戊二烯基都具有一定的活性，从而可以进行一系列的有机反应。
在二茂铁的环上容易发生亲电取代反应，可进行金属化、氯化、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。
二茂铁衍生物具有疏水性，这使其能够顺利地通过细胞膜，与细胞内物质相互作用，此外它还具有良好的稳定性、低毒性，因而可作为治疗某些疾病的药物，如抗癌药物等。
由于二茂铁及其衍生物还具有氧化还原可逆性，可在酶的作用下参与代谢作用，所以它们还可用来制造植物生长调节剂、杀虫剂等。
二茂铁衍生物具有良好的电导特性，当二茂铁与共轭体系衔接时，可以形成性能良好的分子导线。
第一个含二茂铁代表性的分子导线是 1,1′- 双(三甲基甲硅烷乙炔基)二茂铁。
二茂铁的热稳定性、氧化还原性、结构可变性和金属特性，使得其在液晶材料方面的应用前景也十分广阔。
此外，二茂铁衍生物还被广泛地应用到抗菌剂，聚合物、纳米材料、电化学元件、生物化学、分析化学等邻域，对其的开发利用成为金属有机化学界的热议话题。
二茂铁制备新思路
1.实验研究内容
目 录
2.制备二茂铁 3 . N M R 分 析
4 . 结 论
Hale Waihona Puke 01实验研究内容课题灵感
制备二茂铁的方法操作
复杂、产率不高、污染 严重等问题在困惑着人 们，如何找到一种易操 作、效率高的方法就成 了人们研究的问题。
02
制 备 二 茂 铁
我们对于制备过程进行查阅文献。此次研究选 择三种可行方案，进行对比优化之后选择连续 法制备二茂铁，本实验采用二聚环戊二烯、氢 氧化钾和氯化亚铁为原料连续合成二茂铁，得 出粗产物后用有机溶剂溶解，用硫脲和二茂铁 形成加成物沉降下来，最后将沉降物进行煮沸， 常温晾干后得到最终产物。
03
N M R 分 析
实 验 产 品 的 核 磁 峰 图
标 准 二 茂 铁 产 品 核 磁 峰 图
04
结 论
本实验以二聚环戊二 烯、氯化亚铁、氢氧 化钾等原料合成二茂 铁，该方法具有操作 简便快速、条件温和、 节省经费、减少污染、 安全等优点，符合绿 色环保理念。在操作 过程中应注意减少与 空气接触时间，防止 生成的环戊二烯被氧 化。
二茂铁能生成的原因 水的影响: 从以上实验看出, 操作可划分为 两个阶段: a阶段在二甲基亚砜中,环戊二烯与氢 氧化钾作用, 生成环戊二烯负离子, 氢氧化钾是 脱质子剂, 又是脱水剂。环戊二烯负离子与加 人的氯化亚铁溶液反应阶段, 在a阶段需保持无 水条件,因此仪器需干燥。开始b阶段我们认为 在本实验条件下，当亚铁离子与水共存时, 环 戊二烯负离子与亚铁离子反应比与水作用更强 烈, 因为能在水存在下合成二茂铁。此时氢氧 化钾的强烈吸水作用也一定程度上减少水与环 戊二烯负离子的作用。所以能保证反应进行。 实验采用环己烷作为有机溶剂的原因是因 为在众多有机溶剂中环己烷相对来说溶解二茂 铁的性能较好，毒性也比较小
二茂铁的制备及应用
二茂铁是一种带有二价茂金属离子（通常是铁离子）的化合物，分子式通常为 $\text{Fe(CO)}_2$ 或 $\text{Fe(CO)}_4$。
二茂铁具有较高的沸点和较低的溶解度，在工业上常用作溶剂、催化剂等。
二茂铁的制备方法有多种，常见的有如下几种：氧化法：将二价茂金属离子（如铁离子）与过氧化物（如过氧化氢）反应，得到二茂铁。
例如，将铁与过氧化氢反应，可得到二茂铁二氧化碳：$$\text{Fe}+\text{H}_2\text{O}_2\rightarrow\text{Fe(CO)}_2+ \text{H}_2\text{O}$$碳化法：将二价茂金属离子（如铁离子）与碳反应，得到二茂铁。
例如，将铁与炭碳反应，可得到二茂铁二氧化碳：$$\text{Fe}+\text{C}\rightarrow\text{Fe(CO)}_2$$水解法：将二价茂金属离子的氧化物（如铁三氧化二硫）与水反应，得到二茂铁。
例如，将铁三氧化二硫与水反应，可得到二茂铁二氧化碳：$$\text{Fe}_2\text{S}_3+\text{H}_2\text{O}\rightarrow2\text {Fe(CO)}_2+\text{H}_2\text{S}$$二茂铁的应用也非常广泛，常见的应用包括：溶剂：二茂铁具有较高的沸点和较低的溶解度，因此常用作溶剂，如用于溶解苯、甲苯等。
催化剂：二茂铁具有较强的催化活性，因此常用作催化剂，如用于加氢反应、氧化反应等。
防腐剂：二茂铁具有较强的氧化性，因此常用作防腐剂，如用于腐蚀防护、木材防腐等。
涂料：二茂铁具有较好的附着力和耐腐蚀性，因此常用作涂料，如用于防腐涂料、汽车涂料等。
总之，二茂铁是一种重要的化工产品，在工业上有着广泛的应用。
叔丁基二茂铁的合成及其应用
叔丁基二茂铁的合成及其应用叔丁基二茂铁（二茂铁）是一种重要的无机化合物，它由三角形铁原子组成，每个铁原子都被三个碳原子所包围。
二茂铁具有多种形态，其中最常见的是σ-型，它表现为一个三角形，由三条联系起来的铁碳键组成，三个碳原子处于同一水平。
另外，还有δ-型和Λ-型。
叔丁基二茂铁的合成需要在低于400℃的温度下进行，温度的过高会导致二茂铁的失活。
通常，在高温下，以及有机物质的存在下，叔丁基二茂铁可以由二茂铁的前驱物，例如二甲基叔丁基醚的反应产生。
叔丁基二茂铁在化学领域具有广泛的应用，甚至远景到环境、工程、能源等领域。
最主要的应用是作为一种醇溶剂。
它可以把不溶于水的有机物质溶解，例如脂肪和某些醇类物质，而且可以把水不溶物质转化为溶于水的有机物。
二茂铁的另一个重要应用是作为离子液体的组分，它可以作为一种有效的介质，把水不溶物质变为溶解在水中的物质。
此外，叔丁基二茂铁还可以用于溶剂析出，用于有机合成所需的溶剂，用于催化合成反应，甚至用于环境应用，例如水污染治理。
叔丁基二茂铁在工业应用中也具有重要作用。
叔丁基二茂铁可以作为一种良好的表面活性剂，用于洗涤剂中，以及用于润滑剂的生产。
此外，叔丁基二茂铁还可以用于制造叔丁基醚、二甲基叔丁醚、叔丁基酮和其他有机化合物，广泛运用于农药、染料、医药和汽油的生产。
叔丁基二茂铁的另一个重要应用是在生物技术和药物合成领域，它可以用作一种很好的催化剂，被用于催化各种基本有机反应，例如加氢反应、过氧化氢反应、氧化反应和醇化反应等。
另外，它还可以用于金属离子的萃取，以及合成一些特殊的有机物质，如螺环雌二醇和环糊精。
总之，叔丁基二茂铁是一种重要的有机化合物，它具有多种形态，可以把不溶于水的有机物质转化为溶于水的有机物，在化学领域具有广泛的应用，包括工业应用、生物技术和药物合成等。
二茂铁的合成实验报告
二茂铁的合成实验报告
实验报告：二茂铁的合成
1. 实验目的
本实验旨在通过高温煅烧法合成二茂铁。
2. 实验原理
二茂铁是由铁和茂基环戊二烯反应生成的。
实验中将茂基环戊二烯与氯化铁在高温下进行反应生成二茂铁。
3. 实验步骤
（1）将茂基环戊二烯溶解在无水乙醇中，制备出约0.1 mol/L 的茂基环戊二烯乙醇溶液。
（2）将氯化铁粉末称取0.01 mol，并与少量无水乙醇混合均匀。
（3）将茂基环戊二烯乙醇溶液缓慢滴加到氯化铁溶液中，并同时用磁力搅拌。
（4）溶液反应完成后，将其转移至砂浴加热器中，并将温度升至200℃，持续反应1小时。
（5）反应结束后，将溶液冷却至室温，并用乙醚进行萃取，得到底物二茂铁。
4. 结果与讨论
实验中，成功合成了二茂铁。
实验过程中，采用茂基环戊二烯乙醇溶液逐滴加入氯化铁溶液，可以控制反应速率和产物的纯度。
砂浴加热器的使用使得反应温度可以达到较高，有利于产物的生成。
乙醚的萃取使得可以将产物从溶液中进行分离。
最终得到的产物为深红色晶体，与二茂铁的特征颜色相符。
5. 结论
本实验成功合成了二茂铁，合成产物的颜色、形态与二茂铁相符。
实验结果表明，高温煅烧法是一种较好的合成二茂铁的方法。
6. 实验总结
本次实验通过高温煅烧法成功合成了二茂铁。
实验过程中需注意控制反应速率和温度，以及实验中溶液的操作，以获得较高的产物纯度。
通过本次实验的实践，对二茂铁的合成方法有了更深的了解。
二茂铁的制备及应用
#继续教育#二茂铁的制备及应用PREPARATION AND APPLICATION OF FERROCENE崔小明田言1概述二茂铁又叫双环戊二烯基铁,是以石油化工中C5馏分中的环戊二烯为原料合成出来的一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物,分子式Fe(C5H5)2,分子量186,外观为橙黄色针状结晶,熔点173~174e,沸点249e,100e以上能升华;不溶于水,溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、二氯甲烷、苯等有机溶剂,其分子呈极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,溶于浓硫酸中,在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解,不分解。
二茂铁在化学性质上与芳香族化合物相似,不容易发生加成反应,容易发生二茂铁环上的亲电取代反应,如金属化反应、酰基化反应、烷基化反应、磺化反应、甲酰化反应以及配合体交换反应等,使其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用,开发利用前景广阔。
2生产方法[1~3]二茂铁的制备方法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜(即D M SO)法和电解合成法。
211环戊二烯钠法环戊二烯在烧碱的作用下,生成环戊二烯基钠(C5H5Na),然后在四氢呋喃溶液中与氯化亚铁反应制得二茂铁。
C5H6+NaO H)))C5H5Na+H2O2C5H5Na+FeCl2)))(C5H5)2Fe+2NaCl212二乙胺一步法环戊二烯在二乙胺中与无水三氯化铁直接反应,环戊二烯使三氯化铁还原为氯化亚铁,再与两个脱去一个氢离子的环戊二烯负离子生成二茂铁。
213二乙胺二步法在氮气氛中,以四氢呋喃为溶剂,三氯化铁用铁还原为氯化亚铁,然后在二乙胺存在下,氯化亚铁与环戊二烯反应生成二茂铁。
2FeCl3+Fe)3FeCl2FeCl2+2C5H6+2(C2H5)2N H)))(C5H5)2Fe+(C2H5)2N H.HCl214二甲基亚砜法在氮气氛、室温常压下,新蒸馏的环戊二烯与碱反应,生成环戊二烯负离子,再将其与亚铁离子反应生成二茂铁,用水蒸汽蒸馏即得精制二茂铁。
实验1-二茂铁的绿色合成
实验1-二茂铁的绿色合成实验目的1.了解有机合成反应的基本规律和条件。
2.学习并掌握二茂铁的合成方法。
3.通过实验验证反应产物的真实性质和结构。
实验原理二茂铁是一种重要的有机金属化合物，其结构如下所示：H|H----C----H|┌───Fe───┐| |H----C C----H| |H H二茂铁在一定条件下可以进行绿色合成反应。
其反应方程式如下所示：H H| |H----C----H H----C----H| |┌───Fe───┐ ┌───Fe───┐| | | |H--C C----H → H--C C----H| | | |H H H H该反应可以使用氯化二茂铁与碘环丙烷在有机溶剂中反应而成。
实验步骤1.准备氯化二茂铁和碘环丙烷的适量容量。
2.将氯化二茂铁和碘环丙烷放置在装有回流冷凝水器的圆底烧瓶中。
3.在装有反应物的烧瓶中加入适量的有机溶剂，如甲醇。
4.通过加热和回流进行反应，在一定时间后，取出反应液。
5.通过合适的蒸发和结晶技术，得到反应产物。
实验结果对得到的反应产物进行红外光谱分析和核磁共振分析，确定反应产物的结构和性质。
反应产物应为绿色固体，其结构与二茂铁类似，并具有一定的物理和化学性质。
实验注意事项1.反应过程中应避免氧气、水分和其他杂质的干扰。
2.反应后的产物需要进行充分的干燥和纯化处理。
3.在实验过程中如有不懂之处，应及时向实验室老师、工作人员或同学询问。
实验实用性二茂铁的合成是有机化学研究的重要内容之一。
本实验通过简单的实验步骤和方法，展示了二茂铁的绿色合成过程，并通过实验结果和分析，验证了反应产物的结构与性质，为有机化学研究提供了有用的参考和指导。
同时，本实验也可以为化学教育提供一种生动有趣、易操作的实验内容。
二茂铁合成工艺
二茂铁合成工艺
二茂铁是一种重要的有机金属化合物，在有机合成、催化反应等领域有广泛应用。
下面介绍二茂铁的合成工艺。
1. 工艺原理
二茂铁的合成工艺是通过将环戊二烯和FeCl2在乙醇溶剂中反
应得到。
反应过程中需要加入还原剂（如NaBH4）和过量的脱水剂（如Na2SO4）来促进反应的进行。
2. 工艺步骤
(1) 将环戊二烯和FeCl2按照摩尔比1:1.2加入干燥的乙醇中，搅拌至完全溶解。
(2) 加入还原剂NaBH4（按1.5摩尔比），反应开始后加入过量的脱水剂Na2SO4（按10摩尔比）。
(3) 反应保持在室温下进行，搅拌反应3-4小时。
(4) 反应结束后，用过滤器过滤出沉淀，用乙醇洗涤沉淀。
(5) 最后用真空干燥器干燥得到二茂铁产物。
3. 工艺优化
二茂铁合成过程中，反应条件的优化可以提高产率和选择性。
例如，改变反应温度、反应时间、还原剂的用量等都可能对产物的质量和产率产生影响。
4. 工艺应用
二茂铁可以作为催化剂用于有机合成反应，如羰基化反应、烯烃的二聚反应等。
此外，二茂铁还可用于制备其他有机金属化合物，如
二茂铁基配合物等。
综合实验二茂铁的绿色合成
华南师范大学二茂铁的绿色合成一、前言二茂铁又叫双环戊二烯基铁,学名二环戊二烯基铁,是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁阳离子组成的夹心型化合物。
其分子式为(C5H5)2Fe,分子量为186,外观为橙黄色针状或粉末状结晶,具有类似樟脑的气味，不溶于水,溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、汽油、煤油、柴油、二氯甲烷、苯等有机溶剂。
其分子呈极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,溶于浓硫酸中,在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解,不分解。
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。
[1]目前,二茂铁的制备方法主要可分化学合成法和电解合成法两大类。
[2-3]化学合成法：化学合成法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜法等。
电解合成法：在直流电的作用下,用恒电流法或恒电压法,以铁板和镍板作电极。
随着各种合成技术的出现，其衍生物也多达数百种,因此其用途越来也越来越广。
二茂铁及其衍生物在生活的应用非常广泛，概括的来讲，主要有以下几个方面[3-6]：作燃料的添加剂，将二茂铁加到燃料中可能起到助燃、消烟以及抗震的作用；作催化剂，二茂铁可作为合成氨以及高分子过氧化物分解的催化剂；在生化和分析上的应用，二茂铁可用于银、钒、汞、铅、金等元素的安培滴定法分析中；作塑料、橡胶等高分子聚合物的添加剂，将二茂铁加到聚乙烯中可以改善聚乙烯电稳定器涂层的效果；此外, 二茂铁还可用于农业、机械等。
如二茂铁作为铁肥料, 能使作物较快生长, 并增加其铁含量。
二茂铁的衍生物可作为杀虫剂。
二茂铁可作润滑油抗负荷添加剂, 耐磨材料的促进剂等。
总之. 二茂铁的用途极为广泛, 开发二茂铁产品, 对燃料、高分子、催化、生化等领域都有很重要的意义。
二、实验目的①学会通过熔点的测定、红外光谱等手段来分析鉴定二茂铁。
二茂铁简介
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二茂铁中心铁原子的氧化态为+2， 每个茂环带有一个单位负电荷。因此每 个环含有6个π电子，符合休克尔规则 中4n+2电子数的要求（n为非负整 数），每个环都有芳香性。每个环的6 个电子*2，再加上二价铁离子的6个d 电子正好等于18，符合18电子规则
物理性质
二茂铁是对空气稳定的橙黄色固体，在真空 和加热时迅速升华。和其他对称且不含电荷 的物质类似，二茂铁可溶于大多数有机溶剂， 如苯，但不溶于水。 二茂铁在100°C时显著升华。 沸点：249℃ 熔点：174 ℃ 密度： 2.69 g/cm³
二茂铁
二茂铁（英文：Ferrocene），或称环 戊二烯基铁，是分子式为Fe(C5H5)2的有机 金属化合物。 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。
二茂铁的发现
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），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， 而是如上图所示，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。
二茂铁的制备
二茂铁可通过很多方法制备，比较常用的包括令环戊 二烯基钠与氯化亚铁在四氢呋喃中反应： FeCl2 + 2C5H5Na → 2NaCl + (C5H5)2Fe 另一种方法是氯化亚铁与环戊二烯在一种碱（如三乙 胺、二乙胺等）存在下反应： FeCl2 + 2C5H6 + 2Et3N → (C5H5)2Fe + Et3NHCl
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华南师范大学实验报告
姓名：刘贱菊课件密码：36066
学号：20102401035 实验题目：二茂铁的绿色合成
组别：第三组实验时间：2012.3.19
【前言】
1、实验目的
①了解一些易对环境造成污染的化合物的绿色合成方法，力求把对环境
的影响降到最低限度，培养学生在从事科研与生产活动中绿色、环保
理念。
②掌握用微型合成装置合成、提纯二茂铁的操作技术。
③学会通过熔点的测定、红外光谱等手段来分析鉴定二茂铁。
2、文献综述与总结
二茂铁（FcH）又名双环戊二烯基铁，学名二环戊二烯基铁，属于金属有机化合物，它是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁阳离子组成的具有夹心形状的化合物（见图），其分子式为（C5H5）2Fe。
二茂铁易溶于
甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、汽油、二氯甲烷、苯等常用有机溶剂，溶于浓硫酸，在沸腾的烧碱和盐酸溶液中不溶解、不分解；二茂铁具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性；二茂铁具有芳香性，100℃以上能升华，不容易发生加成反应，易发生取代反应；此外二茂铁还有低毒性，在溶液中两个环可以自由旋转等特点。
正是基于二茂铁的这种稳定性、芳香性、
低毒、亲油性、富电性、氧化还原性和易取代等特点，使
得自二茂铁出现以来就引起了广大科研工作者极大的兴
趣，对于二茂铁及其衍生物的合成、结构及性质和应用的
研究一直以来都是大家所关注的热点。
二茂铁的出现极大
的推动了金属有机化学的发展，被认为是近代化学发展的
里程碑。
2.1二茂铁的发现
1951 年Kealy 及Pauson 利用格氏试剂C5H5MgBr和催化剂FeCl3合成富瓦烯没有成功，但是却意外地得到了一种黄色的晶体，经过一些简单的研究他们得出该物质的分子式为C10H10Fe，并且初步得出该物质的一些物
性，如他们测出该物质的熔点172.5～173℃，沸点249℃，不溶于水、
10%NaOH 和热的浓盐酸，但易溶于稀硝酸，浓硫酸及二氯甲烷、苯、乙醚、石油谜、甲醇和乙醇等一些常用有机溶剂，比较稳定。
几乎同时Miller 等人用环戊二烯和铁在300℃及常压下也制得了该物质。
Fischer 等人通过X射线衍射的研究，提出该物质具有五角反棱柱的结构。
通过这些研究确定了该物质是由上下两个带负电的环戊二烯基芳环，中间是一个带二价正电荷的铁离子，形如三明治，因此又将它称为“三明治化合物”，并正式命名为二茂铁。
2.2二茂铁的制备
2.2.1 化学合成法
化学合成法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜法等。
2.2.1.1环戊二烯钠法,反应式为：
2.2.1.2二乙胺一步法，环戊二烯在二乙胺中与无水三氯化铁直接反,应，环戊二烯使三氯化铁还原为氯化亚铁，再与两个脱去一个氢离子的环戊二烯负离子生成二茂铁。
据介绍，在1mOI 三氯化铁和13mOI 二乙胺中加入4mOI环戊二烯，搅拌反应21，再用稀硫酸处理，即得二茂铁，其收率为91%。
2.2.1.3二乙胺二步法，反应式为：
2.2.1.4二甲基亚砜法，在氮气氛、室温、常压下，新蒸馏的环戊二烯与碱反应，生成环戊二烯负离子，再将其与亚铁离子反,应生成二茂铁，用水蒸汽蒸馏即得精制二茂铁。
据介绍，将环戊二烯和FeCl2·4H2O 连续添加到有KOH的二甲基亚砜中进行反应，在"5. 333Kpa 的条件下，蒸馏所生成的混合物，可得二茂铁和二甲基亚砜混合物，再用环己烷萃取，即得二茂铁，其收率为90%。
2.2.1.5四水氯化亚铁法在强碱作用下，以四氢呋喃和二甲基亚砜为溶剂，环戊二烯和亚铁离子反应得粗产品，再经水蒸汽蒸馏得产品，产品收率为75% ~ 80%，该法原料易得，反应在有水（氯化亚铁结晶水）存在下也可进行，且溶剂可循环使用。
2.2.1.6相转移催化法在室温下，向环戊二烯的四氢呋喃溶液中加入相转移催化剂18 - 冠- 6 和氢氧化钾，然后再加入氯化亚铁进行反应得到二茂铁。
2.2.2电解合成法
在直流电的作用下，用恒电流法或恒电压法，以铁板和镍板作电极，电解体系中的阳离子Na+在阴极上被还原，与环戊二烯反应生成环戊二烯钠和氢分子；由阳极反应产生的Fe2 +向阴极转移，与阴极的环戊二烯基钠作用生成二茂铁，并置换出Na+。
电极反应式如下：
Na+反复进行这系列反应，在阴极上不断生成二茂铁。
将暗红色的电解液用石油醚提取，再将抽提液浓缩，冷却至0℃，即可析出橙红色的二茂铁。
总反应方程式为：
【实验部分】
1、实验仪器与药品
1.1实验仪器
氮气袋、磁力搅拌子、磁力加热搅拌器、真空干燥箱、微型实验装置一套、显微熔点测定仪
1.2实验药品
N2钢瓶、乙二醇二甲醚（C.P）、二甲基亚砜（DMSO，C.P）、氢氧化
﹒4H2O（A.R），HCl（A.R）钾（A.R）、环戊二烯二聚体（工业级）、FeCl
2
2、实验原理
制取二茂铁的方法很多, 但最一般的方法是用碱金属环戊二烯基衍生物同氯化铁反应。
本实验就是采用该方法：
该方法的优点是环戊二烯脱质子的方法简单化了, 氢氧化钾在本法中不仅做脱质子剂, 而且也是一种脱水剂, 也可用乙二胺代替氢氧化钾制取二
茂铁:
3、实验步骤
(1)二茂铁的制备
如图所示安装好实验装置，在一只25ml三颈烧瓶里放入磁子，一侧
与氮气袋相连，另一侧与装有硅油的锥形瓶相连。
先在烧瓶中加入
10ml乙二醇二甲醚和4.5g研磨细的KOH粉末，在通入氮气并缓慢搅拌
的情况下缓慢加入1.3ml环戊二烯。
继续通入氮气，并控制氮气的通入
量（在硅油中氮气泡一个接一个匀速放出），以赶走烧瓶中的空气。
同时将1.5g四水合氯化亚铁溶在8ml二甲基亚砜（DMSO）,并转入分
液漏斗中。
将混合物猛烈搅拌10min后，打开分液漏斗，控制适当的滴加速度使
氯化亚铁的DMSO溶液在45min左右加完。
滴加完毕后，关闭分液漏
斗，在氮气保护下继续搅拌反应30min。
（2）二茂铁的分离与提纯
将混合液倒入100ml烧杯内，缓慢加入HCl，调节pH2~3，再加入20ml 水，继续搅拌悬浮液15min，然后用玻璃砂漏斗抽滤产物，并用少量水
洗涤产物3~4次，收集产物，放在坩埚中并置于真空干燥箱内烘干，称
重并计算产率。
（3）产物熔点的测定
用熔点仪测定产物二茂铁的熔点。
4、实验现象与结果
① 实验结果抽滤得到的二茂铁固体为黄褐色，抽滤后滤液颜色为浅绿
色，有类似樟脑的气味。
经过烘干后固体颜色为浅黄色，里面夹杂着
微量闪闪的透明晶体物质。
② 称量二茂铁的质量为0.24g ，产率为23.5%。
③ 二茂铁的熔点范围为156℃-163℃
【结果与讨论】
根据文献可知，其分子式为（C 5H 5）2
Fe ，分子量为186，外观为橙黄色针状或粉末状结晶，具有类似樟脑的气味，熔点173～174℃。
而本次实验中，制备得到的二茂铁颜色为黄褐色，产率偏低，出现这个现象的原因可能与反应的条件有关系，因为该反应需在无水无氧的条件下进行，无水是因为反应中有KOH ，会很快与水反应，而本身KOH 又很容易吸潮加上最近天气一直都下雨，比较难控制，此外，反应需无氧条件，而在一开始由于放氮气的速度过快，氮气很快就用完，中间又有经过开启通口重新换氮气这一个步骤，其中就引入了一定量的氧气，会对产物有所影响，另外，在加入四水合氯化亚铁溶于二甲基亚砜这个东西时，由于一开始溶解得很慢，因为加入的的固体本身比较大块，用了一定的时间去溶解它，在这个过程中，有不少的氧气已经把氯化亚铁氧化掉了，使得该颜色本来为绿色变为了橙色，并且在加入分液漏斗后出现了分层，这些细节方面都对该实验产生了一定的影响。
另外，文献当中也提到了，二茂铁在100℃时容易发生升华，必须在石蜡密封的管子里面测定，而这个实验条件是当时没有给的，因此在测定熔点的时候，发现薄的地方熔得较快，而稍微厚点的地方则一直保持着未能在一定温度范围内熔完，所以实验中熔点测定有所误差。
【参考文献】
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[2] 肖陆飞.二茂铁的发现、制备及其应用.滁州职业技术学院学报.2009，
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[3] 张术兵, 韩相恩.二茂铁及其衍生物的合成与应用进展.甘肃石油和化
工.,2006:(3)
[4] 崔小明. 二茂铁的合成及应用. 化学工业与工程技术.2000,(21):(6)
通
N 2。