实验六二茂铁的制备和电化学性质实验讲义

二茂铁的制备及其电化学性质一、实验目的1.通过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.学习升华法、重结晶法纯化化合物的操作技能：3.了解二茂铁的基本性质：4.循环伏安法检测二茂铁的电化学性质。二、背景知识二茂铁(Ferrocene),又名双环戊二烯铁，化学式为(CsHs)zFe,具有独特的夹心结构，是目前已知的最稳定的金属有机化合物。二茂铁的发现具有偶然性。I951年，美国杜肯大学(Duquesne University)的Pauson和Keay用氯化铁氧化环戊二烯基溴化镁，试图得到二烯氧化偶联的产物富瓦烯(Fulvalene),实际得到是一个很稳定的橙黄色固体'。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2。Woodward富瓦烯橙黄色因体和Wilkinson等3及Fischer等4分别独自发现了二茂铁的夹心结构，并且Fischer等还在此基础上开始合成二茂镍和二茂钴。二茂铁的夹心结构被后来的NMR光谱和X射线晶体学的研究结果所证实5,6。二茂铁的发现具有里程碑式的意义，为有机金属化学掀开了新的帷幕，并从此进入了快速发展时期。l973年Fischer及Wilkinson被授予诺贝尔化学奖，以表彰他们在有机金属化学领域的杰出贡献。二茂铁在常温下为橙色晶体，有如樟脑的气味。熔点173~174℃，沸点249℃，在温度高于100℃时易升华。能溶于苯、乙醚、石油醚等大多数有机溶剂中，基本上不溶于水，在沸腾的烧碱溶液或盐酸溶液中不溶解亦不分解。在乙醇或己烷中的紫外光谱于325m(ε=50)和440nm(e=87)处有最大吸收值。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。现如今，二茂铁及其衍生物己被用作火箭燃料添加剂，以改善其燃烧性能：还可用作汽油的抗震剂、硅树脂和橡胶的热化剂、紫外光的吸收剂等。二茂铁及其衍生物含有氧化还原中心，二价铁容易被氧化成三价，三价铁不稳定容易变成二价铁，可以作为电子转移媒介体用于制备修饰电极，可以获得具有良好电催化性能