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二茂铁的绿色合成

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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（C5H5）2Fe。二茂铁易溶于甲醇、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+2C2H6+FeCl2·4H2O=(C2H5)2Fe+2NaCl+6NaOH·H2O

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、仪器与试剂

（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、FeCl4·H2O(A.R)、HCl（A.R）

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100ml烧杯内，缓慢加入几滴HCl，再加入20ml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

二茂铁的制备 缓慢加入1.3ml环戊二烯，KOH粉末部分溶解，随四水合氯化亚铁的加入，溶液颜色加深，呈黑色，最后变为澄清透明；继续搅拌反应，溶液呈红棕色并略带绿色。

分离与提纯 烧瓶内有许多黑色残渣，加入HCl溶液后，调节pH值后加入20ml水，溶液浑浊；没有产品。

三、结果与讨论

根据文献可知，其分子式为（C5H5）2Fe，分子量为186，外观为橙黄色针状或粉末状结晶，具有类似樟脑的气味，熔点173～174℃。本次实验失败，得不到产品，造成的主要原因是：

（1）由于回南天，天气潮湿，仪器干燥不彻底，实验试剂不干燥易吸水，无法保证该反应在无水的条件进行，这是导致实验失败的关键。

（2）通N2时，由于人为操作失误，连不上接管，导致有一段时间反应在有氧的条件下进行，有副反应发生，对实验失败有一定的影响。

（3）环戊二烯单体易挥发损失，并在溶解四水合氯化亚铁时，时间耗费多，导致部分氯化亚铁被氧化，而且氯化亚铁的DMSO溶液滴加速度过快，对本次实验产生了一定的影响。

四、结论

由于实验没在无氧无水的条件进行，导致实验失败，得不到产品。

五、参考文献

[1]徐兆瑜. 二茂铁的合成与应用. 杭州化工. 2001, 31(4): 34-38. [2]崔小明. 二茂铁的合成及应用. 化学工业与工程技术. 2000, 21(6): 21-23.

[3]赵宏升. 二茂铁的合成. 四川化工与腐蚀控制. 1998, 1(3): 46-47.

[4]吴海霞, 朱晓苓. 二茂铁的合成与应用. 现代化工. 1993, 4: 34-35.

[5]黄卫, 栗洪道. 二茂铁的合成与应用研究. 广东化工. 1996, 6: 23-25.

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实验1 二茂铁的绿色合成

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实验1 二茂铁的绿色合成

1 实验1 二茂铁的绿色合成

题目： 实验1 二茂铁的绿色合成

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1 前言

1.1 实验目的

通过二茂铁的绿色合成，不但使学生了解一些易对环境造成污染的化合物的绿色合成方法，力求把对环境的影响降到最低限度，培养学生在从事科研与生产活动中绿色、环保理念，掌握用微型合成装置合成、提纯二茂铁的操作技术，并且学会通过熔点的测定来分析鉴定二茂铁。

1.2 实验意义

二茂铁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（如图1），其分子式为(C5H5)2Fe。二茂铁易溶于甲醇、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。

图1

1.2.1 二茂铁及其衍生物的应用[1-2]

1.2.1.1 用作燃料添加剂

将二茂铁及其衍生物添加到固体、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。在柴油中加入0.1%(质量分数)的二茂铁，能起到消烟助燃作用，降低柴油发动机的排烟量和尾气中一氧化碳的含量，可减轻排放气体对环境的污染，增强发动机的功率。二茂铁还能实验1 二茂铁的绿色合成

二茂铁的绿色合成

二茂铁的绿色合成

华南师范大学实验报告

姓名：刘贱菊 课件密码：36066

学号：20102401035 实验题目：二茂铁的绿色合成

组别：第三组 实验时间：2012.3.19

【前言】

1、实验目的

① 了解一些易对环境造成污染的化合物的绿色合成方法，力求把对环境的影响降到最低限度，培养学生在从事科研与生产活动中绿色、环保理念。

② 掌握用微型合成装置合成、提纯二茂铁的操作技术。

③ 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、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（C5H5）2Fe。二茂铁易溶于

甲醇、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。

2.1二茂铁的发现

1951 年Kealy 及Pauson 利用格氏试剂C5H5MgBr和催化剂FeCl3合成富瓦烯没有成功，但是却意外地得到了一种黄色的晶体，经过一些简单的研究他们得出该物质的分子式为C10H10Fe，并且初步得出该物质的一些物性，如他们测出该物质的熔点172.5～173℃，沸点249℃，不溶于水、10%NaOH 和热的浓盐酸，但易溶于稀硝酸，浓硫酸及二氯甲烷、苯、乙醚、石油谜、甲醇和乙醇等一些常用有机溶剂，比较稳定。几乎同时Miller

含二茂铁的二氢吡啶衍生物的合成方法

含二茂铁的二氢吡啶衍生物的合成方法

６０　福建医科大学学报２００８年１月　第４２卷第１期　

含二茂铁的二氢吡啶衍生物的合成方法　

卫兵，庄顺，张艳，郭　建　

摘要：　目的利用常规加热法向二氢吡啶环上引入二茂铁基团，探索最佳反应条件。　方法　分析不同氮　

源（包括碳酸氢铵、尿素、醋酸铵）、不同时间及溶剂对该类反应的影响。　结果醋酸铵为氮源，５７℃左右，无溶剂　

反应９０　ｒａｉｎ，顺利制得目标物，产率７９．３％。　结论常规加热条件下无溶剂一步合成含二茂铁的二氢吡啶衍生　

物，该方法不仅产率提高，避免产生副产物，而且污染小，符合绿色化学的要求，更适用于工业生产。　

关键：亚铁化合物；二氢吡啶类；方法　

中图分类号：　Ｒ９１６．４　文献标识码：　Ａ　文章编号：　１６７２－４１９４（２００８）０１－００６０－０３　

近年来，二茂铁衍生物在生物学、医学等方面　

得到广泛的研究和应用，主要因为其自身的结构和　

性质有特殊性：二茂铁有显著的芳香性，易发生取　

代反应，易进行修饰，在许多介质中有较好的稳定　

性；其衍生物具有亲油性，能顺利通过细胞膜同细　

胞内的酶发生作用；具有氧化还原性，能在酶的作　

用下参与代谢作用；有显著的低毒性［１　］。在１，４－二　

氢吡啶结均中引入二茂铁基，有望提高该类化合物　

的生物活　，筛选出更多有价值的化合物。　

１，４－二氢吡啶类衍生物的经典合成方法为　

Ｈａｎｚｔｓｃｈ合成法，文献所报道的一些合成方法存在　

着明显的不足。笔者对Ｈａｎｚｔｓｃｈ合成法进行改进，　

优化方案主要包括（１）反应最佳时间的探索；（２）氮　

源的选择；（３）溶剂的选择。力求在最佳条件下实　

现目标产物的绿色合成。　

合成路线见图１。　

善Ｆｅ　ＣＨ０＋ＮＨ４Ｈｃ０３一　ＲＨ　

ＥｔｏｏＣ／　Ｒ　

图１含二茂铁二氢吡啶的合成　Ｆｉｇ　１　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｆｅｒｒｏｃｅｎｙｌ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ　ｄｉｈｙｄｒｏｐｙｒｉ—　ｄｉｎｅ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ　（ＣＰ，国药基团化学试剂有限公司，批号２００５０９３０）；　

新型二茂铁甲基季铵盐离子液体的合成与表征

新型二茂铁甲基季铵盐离子液体的合成与表征

第２２卷第４期　２０１１年７月　化学　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　研究　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　中国科技核心期刊　ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　

新型二茂铁甲基季铵盐离子液体的合成与表征　

王艳果　，张青山　

（１．河南科学院化学研究所，河南郑州４５０００２；　，杨振强　，傅经国　

２．北京理工大学化工与环境学院，北京１０００８１）　

摘要：以二茂铁与二甲胺为原料合成了碘化二茂铁甲基季铵盐，再经复分解反应得到乙酸二茂铁甲基季铵盐　离子液体；表征了离子液体的结构，测定了其熔点和溶解性．结果表明，合成的乙酸二茂铁甲基季铵盐离子化合　物熔点低于１００℃，是一种新型的二茂铁甲基季铵盐离子液体．　关键词：二茂铁甲基季铵盐；离子液体；合成；表征　中图分类号：Ｏ　６２１．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１。０８—１０１１（２０１１）０４～００３８—０３　

Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｉｏｎｉｃ　ｌｉｑｕｉｄ　ｏｆ　

（ｆｅｒｒｏｃｅｎｙｌｍｅｔｈｙ１）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ　ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ　

ＷＡＮＧ　Ｙａｎ～ｇｕｏ　，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｓｈａｎ　，ＹＡＮＧ　Ｚｈｅｎ—ｑｉａｎｇ　，ＦＵ　Ｊｉｎｇ—ｇｕｏ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｎａｎ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００２，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｏｄｉｎａｔｅｄ（ｆｅｒｒｏｃｅｎｙｌｍｅｔｈｙ１）ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ　ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ　ａｍｍｏｎｉｕｍ　ｓａｌｔ　ｗａｓ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ　ａｎｄ　ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｒｅｓｕｌｔａｎｔ　ｉｏｄｉｎａｔｅｄ（ｆｅｒｒｏｃｅｎｙｌｍ—