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二茂铁(Ferrocene) CAS: 102-54-5 的结构式及如何制备?

二茂铁(Ferrocene)

CAS: 102-54-5;55404-68-7

化学式: C10H10Fe

二茂铁

中文名二茂铁
英文名Ferrocene
别名二环茂二烯铁
双环戊二烯基铁
环戊二茂铁
英文别名Di(cyclopentadienyl)iron
Ferrocene-d10
FerroceneBiscyclopentadienyliron
Bis(cyclopentadienyl)iron
iron(2+) dicyclopenta-2,4-dienide
cyclopenta-1,3-diene
iron
cyclopenta-1,3-diene
dicyclopenta-1,3-dien-1-yliron
Iron dicyclopentadienyl
CAS102-54-5
55404-68-7
产品用途
【用途一】
用作节能消烟助燃添加剂:可用于各种燃料,如柴油、汽油、重油、煤炭等。车用柴油中加入0.1%的二茂铁,可节约燃料油10-14%,提高率10-13%,尾气中烟度下降30-80‰。另外,在重油中加入0.3‰,煤炭中加入0.2%的二茂铁,都可使燃料消耗下降,同时,烟度下降30%。

【用途二】
用作催化剂及汽油抗爆添加剂 

【用途三】
用作催化剂和汽油抗爆添加剂 

【用途四】
二茂铁可用作火箭燃料添加剂,汽油的抗爆剂和橡胶及硅树脂的熟化剂,也可作紫外线吸收剂。二茂铁的乙烯基衍生物能发生烯键聚合,得到碳链骨架的含金属高聚物,可作航天飞船的外层涂料。二茂铁的消烟助燃作用发现较早,无讼是添加在固体燃料、液体燃料或气体燃料中,都能发挥这种效应,尤其对于在燃烧时产生烟大的烃类,其效果更为显著。其添加在汽油中有很好的抗震作用,但是由于氧化铁沉积到火花塞上影响发火而受到限制,为此,也有人使用排铁混合物以减少铁的沉积现象。二茂铁添加在煤油或柴油中,由于该发动机不用点火装置,所以不良的影响较少,在燃烧中除了消烟助燃外,其还有促使一氧化碳较化为二氧化碳的作用。另外,它在燃烧中可提高燃烧热、增加功率而达到节能和减少大气污染的效果,二茂铁添加到锅炉燃料油中,可减少烟的生成和喷嘴积碳。在柴油中添加0.1%,可消烟30-70%,节油10-14%,功率提高10%。二茂铁用在固体火箭燃料中的使用报道更多,甚至还有掺在煤粉中作减速烟剂使用。在以高分子聚合物废料作燃料时,添加二茂铁后可降烟数倍,还可作塑料的减烟添加剂。除上述用途以外,二茂铁还有其他应用,作为铁肥料,有益于植物吸收,增长率加作物的含铁量,它的衍生物可作杀虫剂。二茂铁的工业和有机合成方面的用途也很多,例如,它的衍生物可作为橡胶或聚乙烯的抗氧剂、聚脲酯的稳定剂、异丁烯痉甲基化催化剂、高分子过氧化物的分解催化剂,增加甲苯氯化中对位氯甲苯的产率,在其他方面又可作为润滑油抗负荷添加剂、研磨材料的促进剂等。 

【用途五】
二茂铁是一种具有夹心结构的金属有机化合物。二茂铁及其衍生物因其本身的特点,如疏水性、生物可氧化性、芳香性、稳定性、低性、生物活性等,而被广泛应用。如作催化剂。汽油的抗爆添加剂。高温润滑剂。高温聚合物中间体。紫外光吸收剂。 
制备方法

1.由铁粉与环戊二烯在300℃的氮气氛中加热,或以无水氯化亚铁与环戊二烯合钠在四氢呋喃中反应而得,也可采用电解合成法,采用环戊二烯、氯化亚铁、二乙胺为原料合成二茂铁可按下法操作。搅拌下,向四氢呋喃中分次投入无水氯化铁(FeCL3),再加入铁粉,在氮气保护下加热回流4.5h,得到氯化亚铁溶液。减压蒸除溶剂四氢呋喃,得近干的残留物。在冰浴冷却下,加入环戊二烯和二乙胺的混合液,在室温下猛烈搅拌6-8h,减压蒸除多余的胺,残留物用石油醚回流萃取。将萃取液趁热过滤,蒸除溶剂后,即得二茂铁粗品。用戊烷或环已烷重结晶,或采用升华法提出纯,即为精制品收率73-84%。

2. 在装有机械搅拌器、回流冷凝器和氮气导入管的250毫升三颈瓶中加入100毫升纯制过的四氢吠喃,在搅拌下分次加入27.1克(0.166摩尔)无水三氯化铁和4.7克(0.084克原子)铁粉。在搅拌和通氮下加热回流反应4.5小时,得到上层为棕色清液的灰色粉状物。
与此同时,在装有机械搅拌器,顶端装有与二甲苯计泡器相连的氯化钙干燥管的回流冷凝器,及可通入氮气流的但压滴袱漏斗的500毫升三颈瓶中,加入200毫升钠干二甲苯和11.5克(0.5克原子)金属钠。加热至沸,快速搅拌使钠很好分散。继续搅拌和通氮,让混合物冷却,沉积,缸吸出大部份二甲苯。通过漏斗加入200毫升四氢映喃,在搅拌和冰冷却下,将42毫升(0.5摩尔)现蒸的环戊二烯分次加入,约1小时。在搅拌和冷却下继续反应2一3小时。
在通氮下,将上述含有氯化亚铁的250毫升烧瓶中的物料加到冷却的环戊二烯基钠溶液中,在刚低于回流温度下搅拌反应1.25小时。蒸除溶剂,从残余物中用几份热石油醚以萃取出二茂铁,蒸出石油醚即得产品。二茂铁可采用从戊烷或环已环中重结晶,或采用升华法以纯制。得到31-34克(67一73%).

3. 在250毫升烧瓶中,如上法制备0.25摩尔氯化亚铁在100毫升四氢吠喃中的悬浮液。减压蒸除四氢映喃至近干。将烧瓶置于冰浴中冷却,加入42毫升(0.5摩尔)新蒸的环戊二烯和约100毫升(约1摩尔)二乙胺的混合物,在室温下剧烈搅拌6一8小时。减压下除去过量的胺,残余物用石油醚回流反复提取。提取液热滤后,蒸除溶剂,得二茂铁橙色结晶,可在戊烷或环已烷中重结晶或用升华法进一步纯化。产品重34一39克(73一 84%)
密度1.49
沸点249 °C(lit.)
熔点172-174 °C(lit.)
分子式C10H10Fe
分子量186.031
闪点100°C
**质量186.013199
LogP2.04050
外观性状黄色至橙色粉末
蒸汽压0.03 mm Hg ( 40 °C)
折射率1.4465 (20ºC)
储存条件

1.储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源、防静电。防止阳光直射。保持容器密封。应与氧化剂分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

稳定性

1.避免与氧化剂接触。

2.该试剂化学性质稳定,400 oC以内不分解,高于400 oC加热分解释放出辛辣的具刺激性的烟雾。对空气和湿气不敏感,不易与酸或碱反应,但对氧化剂较敏感。此外,应避免吸入或与皮肤接触,长时间暴露于其中可引起肝部损伤。

水溶解性practically insoluble


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本文由齐岳Lh整理,2022-06-22 09:36:34

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