二茂铁的发现

1951年Kealy和Pauson利用格氏试剂C5H5MgBr与催化剂FeCl3合成富瓦烯却意外地获得了一种橙黄色晶体，并用重量分析法确定了该化合物分子式：C10H10Fe，并初步测定了该化合物的熔点、沸点等基本物理和化学性质。与此同时，Miller等人用环戊二烯和铁在300℃，N2氛及常压下也制得了该物质。

二茂铁的性质

二茂铁（Ferrocene，(η5-C5H5)2Fe），一种典型的过渡金属与茂环生成的具有芳香族性的有机金属化合物，分子式为：(C5H5)2Fe，遵循有效原子序数（EAN）规则，具有18电子稳定结构；常温下为橙黄色粉末或晶体，有樟脑气味，熔点172℃-174℃，沸点249℃，100℃以上能升华；不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、乙醚、二氯甲烷和苯等有机溶剂，可溶于浓硫酸，在沸腾的烧碱和盐酸溶液中不溶解、不分解；具有高度热稳定性，400℃下不分解；化学性质稳定、耐辐射性，与酸、碱、紫外线等均不发生作用；具有芳香性，不易发生加成反应，易发生亲电取代反应、可发生氧化反应、还原反应和亲核取代反应；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；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。

二茂铁的应用

二茂铁的应用主要体现在如下3个方面

1、二茂铁用作燃料添加。将二茂铁添加到固体、液体或气体燃料中，能发挥其助燃、消烟和抗爆等作用，尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，效果更为显著。添加到火箭的固体燃料中，能促进燃料的充分燃烧和起到消烟作用。其可能的机理在于：在二茂铁中，铁（II）处于还原态，它能够在清除内燃机燃烧室中沉积碳颗粒的同时，自身被氧化为氧化铁（III），形成一层薄的致密的氧化层薄膜，该薄膜的存在有效阻止了燃烧过程中碳的沉积，从而起到促进燃料充分燃烧、抗爆和消烟的作用。  

2、代替四乙基铅作为汽油、柴油的改质剂。汽、柴油中添加二茂铁后，虽然辛烷值的提高效果不如添加四乙基铅，但能够解决对大气污染间题；能够提高发动机功率，节省动力。在油品中添加二茂铁，燃烧过程中，可促使烃类完全燃烧，减少了诸如CO等气体的排放。尤其是汽油和柴油等烃类燃料，只需添加1%（质量分数）的二茂铁即可起到良好的效果。  

3、用作催化剂。将二茂铁和钾吸附在活性炭上作为合成氨催化剂，可使合成氨反应在缓和的条件下进行。二茂铁还可以作高分子过氧化物的分解催化剂，在甲苯氯化反应中，可用二茂铁增加对氯甲苯的产率。

二茂铁衍生物的应用

二茂铁衍生物的应用主要是基于如下四个方面

（1）具有芳香性，易发生亲电取代反应，容易引入各种基团。
（2）稳定性好且毒性低，有多种生理活性可用于抗肿瘤、杀菌、抗炎、调节植物生长、酶抑制剂等。
（3）具有亲油疏水性，可作为治疗疾病的药物，因为它可与细胞内的各种酶、DNA和RNA 等物质发生作用。
（4）具有氧化还原的可逆性，通过控制其衍生物的光化学特性就可以制备带有特殊功能的光学、电化学材料。