铁化合物在有机金属化学的发展中具有特殊的重要性

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铁化合物在有机金属化学的发展中具有特殊的重要性。1949年在有机合成中开始采用Fe(CO)₅。1951年两组工作者发现了二茂铁，从而开始了当前对含π键芳香环有机金属化合物的广泛研究。二茂铁(C₅H₅)₂Fe可用下列方法制备：(a)用FeCl₃处理茂基镁溴化物和(b)在570K将茂和氮通过很细的铁粉：

2C₅H₅+Fe→(C₅H₅)₂Fe+H₂

现在最方便的制备方法是在四氢呋喃或二甘醇二甲醚中用茂基钠处理FeCl₂：

FeCl₂+2C₅H₅Na→(C₅H₅)₂Fe+2NaCl

橙色的二茂铁结晶不溶于水但是能溶于大多数有机溶剂中。X射线衍射研究证明在结晶中铁原子夹在两个C₅H₅环中间，而两个环是互相交错的，所有Fe-C距离是相同的。电子衍射的研究指出在蒸气中两个环是重叠的。

为了建立分子轨道图解以说明铁原子和茂环的键合，我们必须首先考虑C₅H₅环。在这两个环中五个2pπ原子轨道结合形成五个π分子轨道，这些轨道分成三组。最低能量的分子轨道是对称符号A₁的那一种，有两个能量为E₁的简并轨道，它们带有一个节面并垂直于环，而最高的是能量为E₂的分子轨道，也带有两个这样的节面。然后，这些定域分子轨道组合得到一套环绕两个环的十个分子轨道；这些分子轨道具有下列对称分类：A_1g、A_2u、E_1g、E_1u、E_2g和E_2u。在D_5d对称中，铁原子的原子轨道为3d、4s和4p，可表示如下：A_1z(4s，3dz²)、A_2u(4p_z)、E_1g(3d_xz，3d_yz)、E_2g(3d_xy，dx²-y²)和E_1u (4p_x，4p_y)。像所有分子轨道的组成一样，仅相同对称性的轨道才能产生有效重叠。计算表明十二个成键电子能容纳在强的成键轨道A_1g、A_2u、E_1u和E_1g(按能量升高顺序)之中。还有两个处于与dz²轨道有关的非键的A_1g状态以及另四个在由金属d_xy和dx²-y²轨道组成的弱成键E_2g分子轨道中。于是像单纯从对称性考虑所予期的那样，对金属和茂环键合贡献最大的是铁的原子轨道3d_xy和3d_yz。