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二茂鐵，又稱二環戊二烯合鐵、環戊二烯基鐵，是分子式為Fe(C5H5)2的有機金屬化合物。橙色晶型固體；有類似樟腦的氣味；熔點172.5～173℃，100℃以上升華，沸點249℃；有抗磁性，偶極矩為零；不溶于水、10%氫氧化鈉和熱的濃鹽酸，溶于稀硝酸、濃硫酸、苯、乙醚、石油醚和四氫呋喃。二茂鐵在空氣中穩定，具有強烈吸收紫外線的作用，對熱相當穩定，可耐470℃高溫加熱；在沸水、10%沸堿液和濃鹽酸沸液中既不溶解也不分解。二茂鐵是 重要的金屬茂基配合物，也是 早被發現的夾心配合物，包含兩個環戊二烯環與鐵原子成鍵。

二茂鐵的結構為一個鐵原子處在兩個平行的環戊二烯的環之間。在固體狀態下，兩個茂環相互錯開成全錯構型，溫度升高時則繞垂直軸相對轉動。二茂鐵的化學性質穩定，類似芳香族化合物。二茂鐵的環能進行親電取代反應，例如汞化、烷基化、酰基化等反應。它可被氧化為 [Cp2Fe]+，鐵原子氧化態的升高，使茂環(Cp)的電子流向金屬，阻礙了環的親電取代反應。二茂鐵能抗氫化，不與順丁烯二酸酐發生反應。二茂鐵與正丁基鋰反應，可生成單鋰二茂鐵和雙鋰二茂鐵。茂環在二茂鐵分子中能相互影響，在一個環上的致鈍，使另一環也有不同程度的致鈍，其程度比在苯環要輕一些。

二茂鐵由鐵粉與環戊二烯在 300℃的氮氣氛中加熱，或以無水氯化亞鐵與環戊二烯合鈉在四氫呋喃中作用而制得。二茂鐵可用作火箭燃料添加劑、汽油的抗爆劑和橡膠及硅樹脂的熟化劑，也可做紫外線吸收劑。二茂鐵的乙烯基衍生物能發生烯鍵聚合，得到碳鏈骨架的含金屬高聚物，可作航天飛船的外層涂料。

二茂鐵可用作火箭燃料添加劑，汽油的抗爆劑和橡膠及硅樹脂的熟化劑，也可作紫外線吸收劑。二茂鐵的乙烯基衍生物能發生烯鍵聚合，得到碳鏈骨架的含金屬高聚物，可作航天飛船的外層涂料。二茂鐵的消煙助燃作用發現較早，無訟是添加在固體燃料、液體燃料或氣體燃料中，都能發揮這種效應，尤其對于在燃燒時產生煙大的烴類，其效果更為顯著。其添加在汽油中有很好的抗震作用，但是由于氧化鐵沉積到火花塞上影響發火而受到限制，為此，也有人使用排鐵混合物以減少鐵的沉積現象。二茂鐵添加在煤油或柴油中，由于該發動機不用點火裝置，所以不良的影響較少，在燃燒中除了消煙助燃外，其還有促使一氧化碳較化為二氧化碳的作用。

另外，它在燃燒中可提高燃燒熱、增加功率而達到節能和減少大氣污染的效果，二茂鐵添加到鍋爐燃料油中，可減少煙的生成和噴嘴積碳。在柴油中添加0.1%，可消煙30-70%，節油10-14%,功率提高10%。二茂鐵用在固體火箭燃料中的使用報道更多，甚至還有摻在煤粉中作減速煙劑使用。在以高分子聚合物廢料作燃料時，添加二茂鐵后可降煙數倍，還可作塑料的減煙添加劑。除上述用途以外，二茂鐵還有其他應用，作為鐵肥料，有益于植物吸收，增長率加作物的含鐵量，它的衍生物可作殺蟲劑。二茂鐵的工業和有機合成方面的用途也很多，例如，它的衍生物可作為橡膠或聚乙烯的抗氧劑、聚脲酯的穩定劑、異丁烯痙甲基化催化劑、高分子過氧化物的分解催化劑，增加甲苯氯化中對位氯甲苯的產率，在其他方面又可作為潤滑油抗負荷添加劑、研磨材料的促進劑等。

二茂鐵衍生物具有疏水性(或親油性) , 能順利通過細胞膜, 與細胞內各種酶、DNA、RNA 等物質起作用, 因而有可能作為治療某些疾病的藥物; 二茂鐵衍生物具有芳香性, 易于發生取代反應, 具有一定厚度的夾心結構, 能阻止二茂鐵衍生物接近某些酶的活性部位, 具有較強選擇性; 二茂鐵衍生物穩定性好、毒性較低， 基于這些特性, 二茂鐵衍生物具有抗腫瘤、殺菌、殺蟲、治貧血、抗炎、調節植物生長、抗潰瘍、酶抑制劑等生理活性, 其在生物學、醫學、微生物學等領域有廣泛的應用前景。

二茂鐵在化學、工業及醫藥等領域中有著非常廣泛和重要的用途,如:可用作燃油消煙劑或燃速調節劑、光敏劑、穩定劑、高分子材料改良劑等,且可用于合成D-丙氨酸、二茂鐵青霉素等藥物中間體,還可用作補血劑治療缺鐵性貧血癥等。