实验2二茂铁制备-华中师范大学化学学院本科教学网管理系统
2012二茂铁的制备及检测
二茂铁的制备及检测实验目的1 学习特殊结构配合物的合成方法。
2 了解二茂铁及其化合物的重要性质。
3 学习无水无氧条件下的反应操作。
实验原理二茂铁是一种新型配合物—金属有机配合物，它具有独特的结构和键合方式，成键电子显示高度的离域，所以也称为有机金属π配合物。
这类化合物是20世纪50年代陆续发展起来的，它们的出现扩大了配合物的领域，促进了化学键理论的发展。
结构式如图1-1二茂铁又称二环戊二烯合铁，具有反五棱锥结构，两个环戊二烯环本身为五个碳原子组成的π键体系，每个环有一个π电子与铁原子形成配位键，但这是一个离域键，所以两个环与一个铁原子联系起来形成一个大π键，构成“夹心结构”。
在固态时两个环戊二烯环互为交叉构型，在液态时两个环可以自由旋转。
二茂铁在常温下是种橙色晶体，有樟脑味，熔点(m.p.)为173-174℃，沸点(b.p.)为249℃，高于100℃升华，加热到400℃亦不分解，是目前已知的最稳定的金属有机化合物，对碱和非氧化性酸稳定，能溶于苯、乙醚、石油醚等大多数有机溶剂，基本不溶于水。
在乙醇或乙烷中的紫外光谱于325 nm (ε=50)和440nm 处有极大吸收峰值，并在225nm (ε=5250)处有紫外吸收峰二茂铁具有芳香性，能形成环上具有多种取代基的衍生物。
自从1951年最初制备二茂铁以来，许多研究者对它及其衍生物的许多反应进行了研究，认为茂基环在化学性质上与苯很相似。
实际上在茂基环上发生很多取代反应，而且二茂铁通常比苯更容易发生这些反应，表明二茂铁中的茂基比苯更具“芳香性”。
二茂铁的合成方法很多，如电化合成法、无水无氧合成法。
本实验采用环戊二烯、氢氧化钾和氯化亚铁为原料合成二茂铁。
氢氧化钾不仅用作脱除质子剂，也是脱水剂，所以可使用水合氯化亚铁。
8KOH + 2C 5H 6 + FeCl 2·4H 2O = Fe(C 5H 5)2 + 2KC1 + 6KOH ·H 2OC 5H 5 + 2Fe + CH 3(CO)2 = (C 5H 5)Fe 6(C 5H 4)COCH 3 + CH 3COOH二茂铁在金属有机化学中始终是一个重要的化合物，它的独特结构引起了人们广泛的兴图1-1二茂铁结构式图1-2二茂铁的合成途径示意趣(就像C60结构的出现几乎吸引了全球化学家的视线)。
乙酰二茂铁的制备有机化学实验
废弃物处理与环保要求
废弃物应分类收集，如废液、 废渣等应分别收集在指定的容 器中，并标注名称、成分等信
息。
废弃物处理应符合环保要求， 如采用化学方法处理废液时应 确保处理后的废液达到排放标
准。
实验室应定期进行废弃物清理 和处置工作，确保实验室环境 整洁、安全。
试剂应按照规定的用量 准确称量，避免浪费和 反应不完全。
03
乙酰丙酮和二茂铁应存 放在干燥、阴凉处，避 免受潮和高温。
04
无水乙醇和氢氧化钠应密 封保存，防止吸收空气中 的水分和二氧化碳。
03 实验步骤与操作
原料预处理
准备所需原料：乙酰 丙酮、二茂铁、催化 剂等。
按照一定比例将乙酰 丙酮和二茂铁混合， 搅拌均匀。
注意火源、电源等安全因素，禁止在 实验室吸烟、使用明火等行为。
危险源识别及应对措施
乙酰二茂铁为易燃、易爆化合物，应远离火源、热源， 存放在阴凉、通风处。
如发生泄漏、火灾等意外情况，应立即采取措施进行应 急处理，并及时报告实验室管理人员。
操作过程中应避免产生静电、火花等危险因素，如使用 金属工具时应轻拿轻放。
核磁共振数据
展示乙酰二茂铁的氢谱和碳谱图，标注各信号的化学位移和耦合 常数。
质谱数据
展示乙酰二茂铁的质谱图，标注分子离子峰和主要碎片峰的质荷 比。
结果分析与讨论
产物结构确认
根据红外光谱、核磁共振和质谱数据，综合分析确认乙酰二茂铁的 结构。
产物纯度评估
通过比较实验数据与理论值，评估乙酰二茂铁的纯度。
红外光谱（IR）
01
通过红外光谱仪测定乙酰二茂铁的红外吸收光谱，分析其官能
乙酰基二茂铁的制备
一乙酰基二茂铁的制备与纯化摘要以磷酸为催化剂，乙酸酐作酰化剂，以二茂铁为原料合成一乙酰基二茂铁，并利用柱层析法分离提纯一乙酰基二茂铁。
通过红外光谱对一乙酰基二茂铁进行表征,测定合成的一乙酰基二茂铁的熔点。
关键词二茂铁、一乙酰基二茂铁、酰化、合成引言二茂铁又称双环茂二烯基铁, 它是一种具有夹心结构的金属有机化合物, 在常温下呈橙色结晶状,二茂铁与其衍生物有很高的辛烷值与抗爆性, 在催化、电化学、功能材料、医药、添加剂等方面具有重要作用[1], 对研究和开发具有节能、高效、环保型产品具有深远的经济意义和社会意义。
乙酰基二茂铁是合成二茂铁衍生物的重要中间体，其合成方法代表性的有: 在磷酸催化下用乙酐酰化二茂铁[2][3];有三氟化硼催化下在二氯甲烷中用乙酐酰化二茂铁（乙酰化产率高，但原料不易得）; 在活性氧化铝存在下,用三氟乙酸-醋酸对二茂铁进行酰化；在二氯甲烷中以三氯化铝为催化剂,乙酰氯为酰化剂对二茂铁进行酰化[4]，但产物中二乙酰基二茂铁所占比例较高,不易提纯。
本实验以磷酸为催化剂,乙酰酐为酰化剂,利用二茂铁的酰化反应原理合成一乙酰基二茂铁,原料易得且操作方便，得到的产品经表征纯度较高,比较满意。
实验部分1.实验原理二茂铁容易发生亲电取代反应，如Friedel-Crafts反应，但对氧化的敏感性限制了它在合成中的应用，二茂铁的反应通常在隔绝空气下进行。
本实验由二茂铁与乙酐发生酰基化反应制备一乙酰基二茂铁，反应原理如下：并通过柱层析法分离提纯一乙酰基二茂铁，主要是根据二茂铁、一乙酰基二茂铁以与1,1＇-二乙酰基二茂铁在硅胶上被吸附的牢靠程度的差异来实现的。
2．主要仪器与试剂仪器：提纯（蒸发皿、滤纸、漏斗）合成（圆底烧瓶、干燥管、电热套、铁架台）柱色谱分离（表面皿、锥形瓶、圆底烧瓶、层析柱）试剂：提纯（二茂铁粗产品3g）合成（1.5g(0.0054mol)二茂铁、5.25g(5.0mL，0.10mol)乙酸酐、1ml85%磷酸、碳酸氢钠固体）柱色谱分离（石油醚、乙醚、石英砂、硅胶100~200目）3．实验步骤3.1提纯二茂铁取粗制二茂铁(橙红色)3g置于干燥蒸发皿中间，蒸发皿上覆盖一刺有小孔的滤纸，使小孔朝上，再在滤纸上罩一个大小适宜的三角漏斗，漏斗颈部塞一小团蓬松的棉花（如下图），用酒精灯隔着石棉网小心加热，实现空气浴，使二茂铁升华。
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。
二茂铁苯基衍生物的综合化学实验设计
大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (4), 329收稿：2023-10-09；录用：2023-11-28；网络发表：2023-12-18*通讯作者，Email:********************.cn基金资助：国家自然科学基金项目(22071025)；教育部2022年度基础学科拔尖计划2.0研究课题(20222114)；福建省中青年教师教育科研项目(科技类) (JAT210020)•化学实验• doi: 10.3866/PKU.DXHX202310005 二茂铁苯基衍生物的综合化学实验设计鄢剑锋，肖雅婷，左鑫，林彩霞，袁耀锋*福州大学化学学院，福州 350108摘要：介绍了一个综合化学实验，涉及二茂铁苯基衍生物的合成、光物理和电化学性质的表征。
该实验难度适中，综合运用了多种表征方法和测试手段，将大学基础化学理论、基本实验技能与金属有机领域的学术研究相结合。
采用逆合成分析法设计了“一锅法”水相合成路线，旨在帮助学生树立绿色化学的概念以及培养可持续发展的思想。
实验运用了紫外-可见吸收光谱和电化学方法对目标化合物的光物理和电化学性质进行研究，并结合量化计算手段详细比较了给电子基团和吸电子基团对分子电荷分布带来的影响。
通过以科研反哺教学的模式，本实验不仅使学生掌握了基本的科研训练，而且培养了他们的综合实验素质。
关键词：二茂铁苯基衍生物；水相合成；光物理；电化学；量化计算；综合化学实验中图分类号：G64；O6Comprehensive Chemistry Experimental Design of Ferrocenylphenyl DerivativesJianfeng Yan, Yating Xiao, Xin Zuo, Caixia Lin, Yaofeng Yuan *College of Chemistry, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China.Abstract: This article presents a comprehensive chemistry experiment that involves the synthesis, photophysical and electrochemical characterization of ferrocenylphenyl derivatives. By integrating multiple characterization methods and test approaches, this experiment helps students learn fundamental college chemistry theory, basic laboratory skills, and academic research in the field of organometallics. UV-Visible spectroscopic and electrochemical methods were utilized to study the target compounds and compare the electron-donating and electron-withdrawing effects on the molecular spectrum via a quantitative computation methodology. Furthermore, it stimulates the creation of green chemistry values and sustainable development mindfulness while developing students’ scientific research and comprehensive experimental skills.Key Words: Ferrocenylphenyl derivatives; Aqueous synthesis; Photophysical; Electrochemistry;Quantum chemical calculation; Comprehensive chemistry experiment综合化学实验是一门涵盖无机、有机、分析和物理化学等多个领域的综合设计性实验课程，旨在培养学生在化学实验技术、科学思维和实验设计等方面的综合能力。
实验2 二茂铁的制备 - 华中师范大学化学学院本科教学网管理系统
Fe
实验原理
• 二茂铁的制备方法较多，本实验采用非水 溶剂法，是实验室合成二茂铁的一种较为 简单易行的方法。其制备反应如下
2KOH + FeCl2 + 2C5H6 2KCl + 2H2O
(C5H5)2 Fe +
C5H6 久存后会聚合为二聚体，使用前重新 蒸馏使其解聚为单体。
实验原理
• 二茂铁经过升华法提纯后，在磷酸的催化下，
N2
二茂铁的制备
实验装置
升华法提纯二茂铁
实验装置
干燥管
15 min 二茂铁 乙酸酐 磷酸 水浴
水解、中和 冷却、抽滤 冰 乙酰二茂 铁粗产物
乙酰二茂铁的制备
实验步骤
从环戊二烯二聚体制备环戊二烯单体
173～174 ℃ 25 ℃ 环戊二烯二聚体 分子量132.20 沸点170 ℃ 环戊二烯 分子量66.10 沸点41 ℃
实验步骤
60 ml无水乙醚 25 g细粉末状KOH 氮气 搅拌溶解10 min 6.5 g无水二氯化铁 25 ml二甲亚砜 继续搅拌30 min 再加入25 ml乙醚 充分搅拌后，静置 水两次25 ml洗涤 蒸发
二茂铁的制备
滴入 5.5 ml环戊二烯 再搅拌10 min 45 min滴入
溶解后转入
二茂铁和乙酰二茂铁 的制备
实验目的
• 通过二茂铁和乙酰二茂铁的合成 掌握无机制备中无水无氧实验操作的 基本技能: 了解二茂铁的基本性质； 学习升华法、重结晶法纯化化合物的 操作技能。
实验原理
固态时，两个环戊二烯环互为交 错结构；在溶液中，两个环可以 自由旋转； 在常温下为橙色晶体，有樟脑气 味； m.p. 173～174, b.p. 249℃,当温 度高于100℃时容易升华，高于 400℃不分解； 二茂铁具有芳香性； 对碱和非氧化性酸稳定，能溶于 苯、乙醚、石油醚等大多数有机 溶剂中，基本不溶于水。
乙酰二茂铁的制备和色谱分离
乙酰二茂铁的制备和色谱分离摘要：通过本次实验，我们可以了解二茂铁及其衍生物的合成方法及有关的性质；也可以很好的掌握色谱分离实验技术。
关键词：乙酰二茂铁柱色谱分离内容：二茂铁是一种新型的夹心过渡金属有机配合物。
其茂环具有芳香性能进行亲电取代反应，可以制得二茂铁的多种衍生物，二茂铁的乙酰化形成乙酰二茂铁，根据反应条件，可以生成单乙酰二茂铁（C5H5Fe（C5H4COCH3））或双乙酰二茂铁（Fe（C5H4COCH3）2）。
二茂铁的一种乙酰化反应如下：Fe + (CH3CO)2H3PO4FeCOCH3+ CH3CO2H在此反应条件下，主要生成单乙酰二茂铁，双乙酰二茂铁很少，但同时有未反应的二茂铁，利用层析分离法可以在混合物中分离这几种配合物，先使用薄层层析探索分离这些配合物的层析条件，然后利用这些条件在柱层析中分离而得到纯的配合物。
经过前人的探索我们得知，二茂铁及其衍生物的分离最好用层析法。
柱色谱（柱上层析）常用的有吸附色谱和分配色谱两类。
吸附色谱常用氧化铝和硅胶作固定相；而分配色谱中以硅胶、硅藻土和纤维素作为支持剂，以吸收较大量的液体作固定相，而支持剂本身不起分离作用。
吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大经过活化的多孔性或粉状固体吸附剂。
当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。
当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂的亲和力大小分别形成若干色带，再用溶剂洗脱时，已经分开的溶质可从柱上分别洗出收集。
我们本次实验包括乙酰二茂铁的合成以及柱色谱分离提纯，具体实验内容及操作如下：乙酰二茂铁的合成在 50ml 圆底烧瓶中，加入 1.5g二茂铁和 5ml 乙酸酐，在振荡下用滴管慢慢加入 1ml 85%的磷酸。
投料毕，用装有无水氯化钙干燥管的球形冷凝管塞住瓶口，70~80°C 水浴上加热20min，并时加振荡。
二茂铁的合成及其电化学性能的研究
二茂铁电化学行为的研究 1. 指示电极的预处理： 指示电极的预处理： 铂电极用Al 粉末（粒径0 铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸 µm）将电极表面抛光， 馏水清洗。 馏水清洗。 2. 电极面积的计算: 电极面积的计算: 在0.010 mol·L-1 K4 [Fe(CN)6]溶液中，以100 mV/s、150 mV/s、200 溶液中， mV/s、 mV/s、 mV/s、 mV/s、250 mV/s、300 mV/s、350 mV/s，在-0.2至+0.8 V电位范围 mV/s、 mV/s、 mV/s， 内扫描，分别记录循环伏安图。读取峰电流， 内扫描，分别记录循环伏安图。读取峰电流，根据峰电流与扫速 的关系计算电极面积。 的关系计算电极面积。
用途
可以作为汽油的抗震剂，紫外线的吸收剂，火箭燃料的添加剂等。 可以作为汽油的抗震剂，紫外线的吸收剂，火箭燃料的添加剂等。
制备
二茂铁的合成方法很多， 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 的作用下得到的。例如： 的作用下得到的。例如：
FeCl2 +C5H6
三乙胺 Fe(C5H5)2 Fe(C5H5)2 Fe(C5H5)2
数据处理
1. 从K4 [Fe(CN)6]和二茂铁的循环伏安图上，读取ipa、 ipc、 pc 、 pa 的 和二茂铁的循环伏安图上，读取i ϕ ϕ 值。 2. 由K4 [Fe(CN)6] 的循环伏安图，计算电极面积。 的循环伏安图，计算电极面积。
A=
ip 2.69 × 10 5 n 3 / 2 CD 1 / 2 v 1 / 2
二茂铁的合成及其电化学性能的研究
实验目的
掌握无水操作的一般方法。 掌握无水操作的一般方法。 掌握二茂铁的合成方法。 掌握二茂铁的合成方法。 了解二茂铁的电化学性能。 了解二茂铁的电化学性能。 掌握利用循环伏安法求物质电化学参数的方法。 掌握利用循环伏安法求物质电化学参数的方法。
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)。
乙酰二茂铁的制备与初分离
乙酰二茂铁的制备与初分离摘要：本实验先用升华法纯化二茂铁，再用Friendel-Crafts酰基化反应来制备乙酰二茂铁；在分离提纯的时候采用柱色谱分离的方法得到产品后用显微熔点仪测定产品的熔点。
关键字：乙酰二茂铁、Friendel-Crafts酰基化反应、柱色谱分离、显微熔点仪背景：1、乙酰二茂铁介绍分子式：C12H12FeO 分子量：228.072、物化性质：性状：橙黄色固体熔点:81-86℃纯净物熔点为85℃相对密度:1.014g/cm3溶解性:insoluble3、用途：二茂铁是一种金属有机化合物，它是火箭固体燃烧过程的加速剂、柴油的消烟节能添加剂、汽油抗爆助燃剂；各类重质燃料、煤、原油、聚合物等的消烟促然剂。
目前约90%的二茂铁是作为燃烧添加剂消耗的。
实验过程一、实验原理1、二茂铁又名双环戊二烯基铁，是由2个环戊二烯负离子和一个二价铁离子键合而成。
二茂铁具有类似苯的一些芳香性，比苯更容易发生亲电取代反应。
以乙酸酐为酰化剂，三氟化硼，氢氟酸或磷酸为催化剂，二茂铁可以发生Friendel-Crafts酰基化反应，主要生成一元取代物及少量1，1，-二元取代物。
2、本实验通过柱色谱“湿法装柱，干法上样”分离来提纯产品，主要是根据二茂铁、乙酰二茂铁和1，1，-二乙酰二茂铁对硅胶的吸附能力的差异而进行分离提纯。
二、仪器与试剂仪器：柱色谱管、量筒、漏斗、旋转蒸发仪、锥形瓶、圆底烧瓶、载玻片、镊子、显微熔点仪、直形冷凝管、沙芯漏斗、干燥管试剂：硅胶、二茂铁、石英砂、石油醚、无水乙醚、乙酸酐、磷酸三、实验步骤1、二茂铁的纯化将3g 二茂铁置于坩埚中，在坩埚上方放上一张已经扎好孔的滤纸，再盖上普通漏斗，并在漏斗下方塞上一团棉花。
用酒精灯加热坩埚，待坩埚内无固体后即可。
2、乙酰二茂铁的合成在50ml圆底烧瓶中，加入1.5g二茂铁和5ml乙酸酐，在振荡下用滴管慢慢加入1ml 85%的磷酸。
投料毕，用装有无水氯化钙干燥管的球形冷凝管塞住瓶口，70~80℃水浴上加热20min，并时加振荡。
二茂铁基偶氮苯自组装单层膜的制备及其光、电化学行为的开题报告
二茂铁基偶氮苯自组装单层膜的制备及其光、电化学行为
的开题报告
一、研究背景
自组装单层膜是一种重要的材料制备方法，其具有自主组装、分子级控制和多种功能等特点，可在光电器件、传感器、催化剂等领域得到广泛应用。
二茂铁基偶氮苯
则是一种具有独特光、电响应性质的有机电子材料，可用于光电器件的制备和优化。
因此，本研究旨在利用二茂铁基偶氮苯自组装单层膜的方法，探究其光电化学特性，为该材料在光电器件领域的应用提供理论和实验基础。
二、研究内容
1.二茂铁基偶氮苯的合成
首先需要通过化学合成方法制备出二茂铁基偶氮苯材料，其合成路线如下：
其合成原理是：以铁二茂基为前体合成出二茂基偶氮苯，通过亲核取代反应，将氟原子取代为巴豆烯基，以增强其亲水性和分子组装性能。
2.二茂铁基偶氮苯的自组装单层膜制备
利用Langmuir-Blodgett技术或溶液自组装的方法制备二茂铁基偶氮苯自组装单
层膜。
其中，Langmuir-Blodgett技术是一种常用手段，其制备原理是：将二茂铁基偶氮苯分子溶解于含有表面活性剂的溶液中，并在水面压缩，形成二维薄膜，然后将薄
膜转移到固体基底上。
3.光、电化学特性研究
采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电化学循环伏安法等手段，研究二茂铁基
偶氮苯自组装单层膜的光、电化学特性。
分析其在不同波长和电势下的吸收、荧光和
电位反应特征，探究其激发、传输和收集光子和电子的行为。
三、研究意义
本研究可为二茂铁基偶氮苯的光电器件应用提供理论和经验依据，扩展其在光伏、光催化、传感等领域的应用。
同时，本研究还可为自组装单层膜的制备和应用提供新
思路和方法。
二茂铁、乙酰二茂铁制备
四、实验装置
接液封
N2
环戊二烯单体的制备装置图
二、实验原理
在芳环上引入酰基（RCO—）的反应称为酰基化 （acylationes）反应。本实验就是在磷酸的催化 下，二茂铁与醋酸酐反应，得到目标产物。
乙酸酐
COCH3
乙酸酐
Fe
Fe
磷酸
磷酸
COCH3
FeHΒιβλιοθήκη COHC三、仪器与药品• 仪器: 100 ℃~300 ℃温度计、30 cm分馏柱、100 mL圆底 烧瓶、接引管、直型冷凝管、50 mL量筒、单颈圆底烧瓶、 磁力加热搅拌器、氮气钢瓶、恒压滴液漏斗、分液漏斗、 蒸发皿、三角漏斗、50 mL锥形瓶、干燥管、滴管、抽滤 瓶、布氏漏斗各一个。
本实验实验在合成二茂铁时为为什什么么操作要求在操作要求在严严格的无水格的无水条条分析影分析影响响二茂铁产率的因素如何提高率的因素如何提高它它的合成的合成产产率
一、实验目的
• 1. 通过二茂铁、乙酰二茂铁的合成掌握无机制备中 无水无氧实验操作的基本技能;
• 2. 了解二茂铁的基本性质; • 3. 学习升华法、重结晶法纯化化合物的操作技能。
4.纯化产物：将干燥后的粗产物用石油醚（60-90 ℃）重结晶。 产品检验
六 注意事项
1. 通常“解聚”应在合成二茂铁的当天做，不 然，馏出液必须密封后放在液氮中保存。
2. 蒸发乙醚时要注意安全，避免明火。 3. 在升华法提纯二茂铁时，温度不可超过180
1,1‘-双(二苯基膦基)二茂铁及其金属配合物的合成
1,1‘-双(二苯基膦基)二茂铁及其金属配合物的合成摘要：本实验通过二茂铁与正丁基锂反应，可生成双锂二茂铁中间体，然后与二苯基氯化膦反应制备二茂铁双膦金属有机化合物。
接着在惰性气氛围中通过二茂铁双膦金属有机化合物与金属盐以及金属前体配合物反应，制备系列金属配合物。
然后称量各产物的产量并计算产率；并用红外光谱图表征实验中1,1'-二(二苯基膦)二茂铁、[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化镍和[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯；还用TLC图检查1,1'-二(二苯基膦)二茂铁的杂质，最后用核磁共振谱图表征1,1'-二(二苯基膦)二茂铁。
关键词：二茂铁双膦金属有机化合物 1,1‘-双(二苯基膦基)二茂铁及其金属配合物红外光谱图核磁共振谱图1.引言金属有机化合物，是一类至少含有一个金属-碳(σ或π)键的化合物，通常大多数只能在无氧无水条件下制备。
二茂铁（又名双环戊二烯基铁）是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物，普遍被用作其他有机铁化合物的原材料。
常温下为橙黄色粉末，有樟脑气味。
熔点 172.5～173℃，沸点249 度，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于苯、乙醚、烷烃等有机溶剂。
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。
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的构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。
二茂铁的环能进行亲电取代反应，例如烷基化、酰基化等多种反应，从而对二茂铁进行衍生和功能化。
本实验通过二茂铁与正丁基锂反应，可生成双锂二茂铁中间体，然后与二苯基氯化膦反应制备二茂铁双膦金属有机化合物。
图 1 用二茂铁合成 1, 1'-二(二苯基膦)二茂铁的反应式金属催化偶联反应是现代有机化学的研究热点领域，为一些在通常情况下难于构建的碳-碳键，碳-氮键等提供了简洁高效的方法学，其中以有机膦配体金属配合物应用最为广泛。
乙酰二茂铁的合成
乙酰二茂铁的合成
李**
摘要
本实验以化学性质相对稳定的二茂铁（学名：二聚环戊二烯铁）和乙酸酐为原 料，用 85%的磷酸为催化剂，在？温度下合成乙酰二茂铁。以柱层析分离提纯，得红棕色 针状或粉末，产率为？。测定其熔点，并用红外光谱，对其进行表征。 （摘要不是实验过 程，不用很细，但要主要的原料、实验手段、结果写出，特别是本论文的创新点，当然本实 验不存在这点）
O HO P OH OH
H3PO4 的结构:
,所以还有一个空轨道（P 原子上）
O
.......
CH3 O O
PO(OH)
3
O Fe
.......
PO(OH)
3
CH3
+
H 3C C O C O CH3
Fe
O
Hale Waihona Puke .......CH3PO(OH)
3
O CH3
Fe
Fe
也有可能如形成［AlCl4］ˉ， 反应中间，催化剂形成如右图： 反应应当特别控制反应的温度，使反应被控制在能缓和均匀进行的条件较好。如果催化剂 85%的磷酸滴速过快，那么反应加速，放出热量便增多，使体系温度上升，反应物中活化分 子增多，便可能形成二乙酰二茂铁，或者其他副产物，表现为颜色有紫色出现。因为羰基 （c=o）为生色基团，其越多，那么产物颜色越深。所以煮沸好的混合物中若有紫色出现， 便表明实验失败，须重做。 （那也不一定，只是产率低了些）傅氏酰基化反应都要求在无水
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。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6.5 g无水二氯化铁 25 ml二甲亚砜
溶解后转入
45 min滴入
继续搅拌30 min
再加入25 ml乙醚 充分搅拌后，静置
水两次25 ml洗涤
蒸发
上层清夜
2 mol·L-1 HCl 两次25 ml洗涤
称重 测定熔点 试验其在浓硫酸、浓盐酸、
浓NaOH 中的溶解性
实验步骤
乙酰二茂铁的制备
10 ml乙酸酐 1 g 二茂铁
2 ml 85% 的磷酸
15 min 后 40 g碎冰
10中性
抽滤 水洗
石油醚（60-90℃） 重结晶
称重 测定熔点
注意事项
➢通常“解聚”应在合成二茂铁的当天做， 不然，馏出液必须密封后放在液氮中保存。
➢蒸发乙醚时要注意安全，避免明火。 ➢在升华法提纯二茂铁时，温度不可超过180
摄氏度。
思考题
➢本实验在合成二茂铁时，为什么操作要求 在严格的无水条件下？
➢分析影响二茂铁产率的因素，如何提高它 的合成产率？
➢为什么在升华法提纯二茂铁时，温度不可 超过180摄氏度？
➢在制备乙酰二茂铁时，为什么中和反应需 要在低温下进行？
参考文献
• Eugene G. Rochow 主编；申泮文译. 无 机合成. 第六卷， 科学出版社，1972： 142.
二茂铁和乙酰二茂铁 的制备
实验目的
• 通过二茂铁和乙酰二茂铁的合成 ➢掌握无机制备中无水无氧实验操作的
基本技能: ➢了解二茂铁的基本性质； ➢学习升华法、重结晶法纯化化合物的
操作技能。
实验原理
➢ 固态时，两个环戊二烯环互为交 错结构；在溶液中，两个环可以 自由旋转；
➢ 在常温下为橙色晶体，有樟脑气 味；
➢2KOH + FeCl2 + 2C5H6
(C5H5)2 Fe +
2KCl + 2H2O
➢ C5H6 久存后会聚合为二聚体，使用前重新 蒸馏使其解聚为单体。
实验原理
• 二茂铁经过升华法提纯后，在磷酸的催化下， 二茂铁与醋酸酐反应，得到乙酰二茂铁。反 应式如下：
乙 酸 酐
COCH3
乙 酸 酐
Fe
Fe
Fe
➢ m.p. 173～174, b.p. 249℃,当温 度高于100℃时容易升华，高于 400℃不分解；
➢ 二茂铁具有芳香性；
➢ 对碱和非氧化性酸稳定，能溶于 苯、乙醚、石油醚等大多数有机 溶剂中，基本不溶于水。
实验原理
• 二茂铁的制备方法较多，本实验采用非水 溶剂法，是实验室合成二茂铁的一种较为 简单易行的方法。其制备反应如下
磷 酸
磷 酸
COCH3
Fe
H3COHC
➢乙酰二茂铁可以经由石油醚重结晶提纯
实验装置
环戊二烯单体的制备
接收瓶中放入 少量CaCl2 ,使 用电热套加热， 收集41℃ ～ 42 ℃馏分约50 mL, 备用
实验装置
接液封装置
N2
二茂铁的制备
实验装置
升华法提纯二茂铁
实验装置
干燥管
二茂铁 乙酸酐
磷酸
15 min 水浴
水解、中和 冷却、抽滤
乙酰二茂 铁粗产物
冰
乙酰二茂铁的制备
实验步骤
从环戊二烯二聚体制备环戊二烯单体
环戊二烯二聚体 分子量132.20 沸点170 ℃
173～174 ℃
25 ℃
环戊二烯 分子量66.10 沸点41 ℃
实验步骤
60 ml无水乙醚 25 g细粉末状KOH
氮气 搅拌溶解10 min
二茂铁的制备
• 王伯康等编.中级无机化学实验. 高等教育 出版社，1984.