二茂铁的绿色合成
一、前言
1、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。
②掌握用微型合成装置合成、提纯二茂铁的操作技术。
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。
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（CH）Fe。二茂铁易溶于甲醇、
552
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。
二、实验部分
1、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为溶剂，以环戊二烯、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+2CH+FeCl·4HO=(CH)Fe+2NaCl+6NaOH·HO
26222522
该方法的有点是简化了环戊二烯脱质子步骤。在本法中，氢氧化钠不仅用作
脱质子试剂，还可作为干燥剂脱去原料中的水。
2、仪器与试
（1）仪器：
微型实验装置一套、熔点仪、氮气袋、磁力搅拌子、磁力加热搅拌器、真空
干燥箱
（2）试剂：
氮气钢瓶、乙二醇二甲醚（C.P）、二甲基亚砜（DMSO）（C.P）、氢氧化钾
（A.R）、环戊二烯、FeCl·HO(A.R)、HCl（A.R）
42
3、实验装置图
4、实验步骤
（1）二茂铁的制备
安装好实验装置后，在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。现在烧瓶中加入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加入1.3ml环戊二烯。继续通氮
气，并控制氮气的通入量（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四水合氯化亚铁在5ml二甲基亚砜，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100m烧杯内，缓慢加入几滴HC，再加入20m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，铺在表面皿上，置于真空干燥器内干燥，称重并计算产率。
（3）产物的熔点测定
用熔点仪测定产物二茂铁的熔点。
5、实验现象与结果
实验步骤现象与结果
缓慢加入1.3m环戊二烯，KOH粉末部分溶解，随四水合氯
二茂铁的制备化亚铁的加入，溶液颜色加深，呈黑色，最后变为澄清透明；