二茂铁的结构

1. 裂解环戊二烯二聚体（图3）

环戊二烯可与自身发生狄尔斯-阿尔德反应生成二聚环戊二烯。该反应是可逆的，因此利用勒夏特列原理，通过将环戊二烯单体（沸点 42 °C）从二聚环戊二烯二聚体（沸点 170 °C）中蒸馏分离，实现二聚体的裂解。当环戊二烯保持低温时，其二聚反应速率较慢，但为了成功合成二茂铁，必须使用新鲜制备的环戊二烯。

1. 向一个25 mL圆底烧瓶中加入一枚搅拌子和10 mL双环戊二烯二聚体。
   注意：环戊二烯和二环戊二烯均有恶臭，使用时务必在通风橱中操作。
2. 将圆底烧瓶连接至分馏装置（参见 JoVE 实验视频库中的“分馏”模块） 有机化学基础 系列），并置于搅拌加热板的油浴中。确保接收瓶置于冰浴中。将装置用夹具固定。
3. 将加热板温度设为 160 °C，并轻轻搅拌溶液。
4. 分馏出约 5 mL 的 Cp 单体（39–42 °C），与二聚体分离。

图3．双环戊二烯的裂解。

2. 二茂铁的合成（图4）

1. 向一个100 mL的Schlenk烧瓶中加入一个搅拌子和15 g精细研磨的KOH。
   警告：KOH 具有强腐蚀性和吸湿性！应在通风良好的通风橱中研磨，并在制备后立即使用。
2. 搅拌下向烧瓶中加入30 mL 1,2-二甲氧基乙烷。
3. 将烧瓶连接至氮气，并在烧瓶口上放置橡胶隔垫。
4. 在氮气保护下搅拌，通过注射器加入2.75 mL环戊二烯。加入铁试剂前，继续搅拌至少10分钟。
5. 反应搅拌的同时，加入一个搅拌子和3.25 g研磨后的FeCl₂·4H₂另取一个50 mL舒伦克瓶，加入O和12.5 mL DMSO。在瓶口装上橡胶隔膜，于氮气氛围下搅拌，直至所有铁完全溶解。
6. 将铁溶液在氮气保护下，用套管法逐滴加入环戊二烯基溶液中，持续30分钟。有关更详细的操作步骤，请参阅本系列中《使用施伦克线技术合成Ti(III)茂金属》视频 无机化学 系列
7. 加样完毕后，继续搅拌30分钟。
8. 同时，在烧杯中将50 g碎冰直接加入45 mL 6 M HCl溶液中以冷却。
9. 反应完成后，将混合物倒入浆液中，搅拌几分钟，应有橙色晶体析出。
10. 使用布氏漏斗（配有滤纸）收集晶体，并用水洗涤沉淀。
11. 让固体在空气中干燥。

图4．二茂铁的合成。

3. 二茂铁的纯化。通过升华法纯化产物（有关更详细的步骤，请参见“通过升华法纯化二茂铁”视频）。

4. 二茂铁的表征

1. 制备并收集 ¹二茂铁的氢核磁共振谱图
2. 收集二茂铁的红外光谱。
3. 采集二茂铁的循环伏安图（参见“循环伏安法”视频中的 分析化学要点 系列