摘 要

二茂铁（英文：ferrocene）是一种金属有机化合物。其结构是夹心结构，其中的二价亚铁离子处于激活状态。二茂铁又称之为环茂二烯基铁。其常温下是橙色晶体。二茂铁是属于非苯系芳香族化合物,易容易发生取代反应取代性。在不同的化合物中引入二茂铁基团,可表现出不同的性质。还可以制备各种不同类型的衍生物。二茂铁及其衍生物具有疏水性、生物可氧化性、芳香性、稳定性、低毒性、生物活性等特殊性质。随着对二茂铁及其衍生物的研究的深入,其应用范围已扩展到医学、生物、染料、电化学、液晶材料、感光材料等诸多领域 。

本次毕业设计的主要内容是合成1,3-二羰基二茂铁和4，3-甲基-1,3-二羰基二茂铁，并利用红外光谱和紫外光谱法对其进行检测，确定其结构和性质。实验成就，合成了1,3-二羰基二茂铁，并利用红外光谱和紫外光分析法进行了结构鉴定。通过比较实验得到的红外光谱图和标准红外光谱图，会发现成功的合成了两个酰基，而它们因为共振往低波数位置移动。通过这些红外光谱特征，可以证实合成出了目标产物1,3-二羰基二茂铁。

关键四

二茂铁 ， 乙酰二茂铁 ， 乙酸乙酯 ， 1,3-二羰基二茂铁的合成

ABSTRACT

Ferrocene (English: Ferrocene) are an organometallic compounds. Structure of its sandwich structure, one of bivalent iron ions are active. Ferrocene is also known as Mao er vinyl iron. Is the room temperature Orange crystals. Ferrocene is non-aromatic compounds are benzene, ease of easy substitution reactions occurred to replace. Introduction of ferrocenyl groups in different compounds can exhibit different properties. Also prepare a variety of different types of derivatives. Hydrophobic, bio-oxidation of Ferrocene and its derivatives, aromatic, stability, low toxicity and biological activity of a special character. With the deepening of the study of Ferrocene and its derivatives, its application has been extended to the medical, biological, dyes, photographic materials, electrochemical, liquid crystal material and many other areas.

The main contents of the graduation design is a synthesis of 1,3-Carbonyl Ferrocene and 4,3-methyl-dicarbonyl Ferrocene and by infrared and ultraviolet spectroscopy to detect it and determine its structure and properties. Experimental achievements, synthesis of 1,3-Ferrocene Carbonyl, and using IR and UV analysis method for structure determination. By comparing the experimental Infrared Spectra and standard infrared spectrum, will find the successful synthesis of the two acyl, and resonance to low wave number position. These characteristics of Infrared Spectra, can confirm that a synthetic product- 1,3-dicarbonyl Ferrocene.

Key words

Synthesis of ferrocene ， acetyl ferrocene , ethyl acetate ,

1, 3-carbonyl ferrocene

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1二茂铁及其衍生物在国内外的研究及其应用 1

1.1.1二茂铁的性质及其应用 1

1.1.2 二茂铁的制备 1

1.1.3 二茂铁的结构 2

1.1.4二茂铁的成键 2

1.1.5二茂铁的主要化学性质 4

（1）亲电取代反应 4

(2)亲核取代 反应 4

1.2二茂铁衍生物的性质及其应用 5

1.2.1 二茂铁衍生物的合成研究 5

1.2.2小分子二茂铁衍生物的合成 5

1.2.3双二茂铁基衍生物的合成 6

1.2.4二茂铁基聚合物的合成 7

1.3二茂铁衍生物应用 7

1.3.1二茂铁衍生物在电化学催化方面的应用和性质 8

（1）二茂铁衍生物在电化学方面的性质 8

（2）二茂铁衍生物在电化学方面的应用 9

ⅱ二茂铁衍生物修饰电极在分析化学方面的应用 10

（3）二茂铁衍生物在电化学催化和电化学标记方面的应用 10

1.3.2 二茂铁衍生物在药物治疗方面的应用 10

(1)二茂铁衍生物在抗乳腺癌实际方面的应用 11

(2)二茂铁衍生物在抗贫血剂方面的应用 11

1.3.3二茂铁衍生物在其他方面的应用 11

第2章 实验部分 12

2.1 本课题的提出 12

2.1.1 实验试剂及仪器 12

2.2 实验方案 13

2.2.1 实验准备 14

2.2.2 乙酰二茂铁的合成 14

（1）化学试剂和仪器 14

ⅰ 化学试剂 14

(2)实验步骤 14

2.3 1,3-二羰基二茂铁的合成 15

2.3.1 试剂和仪器 15

（1）乙酰二茂铁与乙酸乙酯的反应 15

1.3.2 反应溶剂的选择 17

2.3.3 乙酰二茂铁与特戊酸甲酯的反应 17

（1） 以乙腈作为溶剂反应时： 17

（2） 以1.4-二氧六环 AR 作溶剂反应时 18

第3章 结果与讨论 20

3.1 1,3-二羰基二茂铁化合物的结构表征 20

3.2 1,3-二羰基二茂铁的合成方法的改进 22

3.2.1 温度控制范围和溶剂的选择 22

3.2.2 溶液酸碱性的调节 22

第4章 总结与展望 23

4.1 总结与展望 23

参考文献 24

致谢 27

第1章 绪论

二茂铁（英文：ferrocene）是一种金属有机配合物，常温下橙黄色粉末，有樟脑气味，熔点172~174℃（摄氏度），沸点249摄氏度。100摄氏度以上能升华为气体，是分子化合物，易溶于有机物中，难溶于或者不溶于水。二茂铁中的亚铁离子处于两个环的中间位置。使其结构变成了夹心结构。而且亚铁处于激化状态。因此它的衍生物的结构和性质具有很多特殊的性质。（1）具有和芳香物质相似的性能。譬如容易发生亲电取代和亲核取代反应。引入不同的取代基团比较容易；（2）化学物理稳定性强而且毒性低，生物活性强。在药物治疗方面具有广泛的应用价值；（4）具有一定的氧化还原性。在酸碱性不同的溶液里通过改变其衍生物的氧化还原性来改变其光学性能和导电性能，达到改变其电学和光学性质，制备出有特殊应用价值的功能材料。如今随着二茂铁及其衍生物的研究的不断加强，二茂铁及其衍生物在电化学，光化学材料，医学药物治疗等各个领域被广泛应用。从而得到了越来越多的研究者的关注和广泛的研究。

1.1二茂铁及其衍生物在国内外的研究情况及其应用

二茂铁及其衍生物，因其本身的低毒性，物理化学稳定性强等特殊的性质，按照其性质的不同，在不同的领域被广泛的应用。在国内外得到了很多科学家的兴趣和研究；并在不断的研究过程中取得了比较好的成就，已经被合成出来了很多类型的二茂铁衍生物。在电化学材料，光化学材料，燃料催化剂和医学药物治疗等领域发挥着重要的作用。

1.1.1二茂铁的性质及其应用

随着有机过渡金属化学的不断发展和研究的不断加深，有机金属络合物的合成和研究得到了科学家们的重视并取得了很大的成就。其中二茂铁的合成及其广泛的应用价值给这一领域带来了更大的发展机会。

1.1.2 二茂铁的制备

二茂铁是由环戊二烯基负离子与亚铁离子（亚铁阿盐）反应而生成的。二茂铁制备د常用的实验方法有一下两种：一是环戊二烯钠与氯化亚铁在四氢呋喃中反应生成二茂铁；二是环戊二烯在二乙胺催化作用下直接与亚铁盐反应生成二茂铁。在产率方面第一种方法的产率比较低而且粗产物中杂质比较多；而第二种方法的产率可高达80%以上。所以方法二是在实验室制备二茂铁的最好的方法之一。

在工业生产过程中，二茂铁的生产主要采用电解法。而在实际生产过程中除了电解法外还有相转移催化法、二甲基亚砜法等方法在工业生产过程中也是常用的。