二茂鐵二茂鐵的結(jié)構(gòu)為一個(gè)鐵原子處在兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯的環(huán)之間。在固體狀態(tài)下，兩個(gè)茂環(huán)相互錯(cuò)開(kāi)成全錯(cuò)構(gòu)型，溫度升高時(shí)則繞垂直軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。二茂鐵的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，類(lèi)似芳香族化合物。二茂鐵的環(huán)能進(jìn)行親電取代反應(yīng)，例如汞化、烷基化、?；确磻?yīng)。它可被氧化為 [Cp2Fe]+，鐵原子氧化態(tài)的升高，使茂環(huán)（Cp）的電子流向金屬，阻礙了環(huán)的親電取代反應(yīng)。二茂鐵能抗氫化，不與順丁烯二酸酐發(fā)生反應(yīng)。二茂鐵與正丁基鋰反應(yīng)，可生成單鋰二茂鐵和雙鋰二茂鐵。茂環(huán)在二茂鐵分子中能相互影響，在一個(gè)環(huán)上的致鈍，使另一環(huán)也有不同程度的致鈍，其程度比在苯環(huán)要輕一些。
二茂鐵由鐵粉與環(huán)戊二烯在300℃的氮?dú)夥罩屑訜幔蛞詿o(wú)水氯化亞鐵與環(huán)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(shù)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(fā)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。
二茂鐵的發(fā)現(xiàn)純屬偶然。1951年，杜肯大學(xué)的 Pauson 和 Kealy 用環(huán)戊二烯基溴化鎂處理氯化鐵，試圖得到二烯氧化偶聯(lián)的產(chǎn)物富瓦烯（Fulvalene），但卻意外得到了一個(gè)很穩(wěn)定的橙黃色固體。 當(dāng)時(shí)他們認(rèn)為二茂鐵的結(jié)構(gòu)并非夾心，并把其穩(wěn)定性歸咎于芳香的環(huán)戊二烯基負(fù)離子。與此同時(shí)，Miller、Tebboth 和 Tremaine 在將環(huán)戊二烯與氮?dú)饣旌蠚馔ㄟ^(guò)一種還原鐵催化劑時(shí)也得到了該橙黃色固體。
羅伯特·伯恩斯·伍德沃德和杰弗里·威爾金森及恩斯特·奧托·菲舍爾分別獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)，并且后者還在此基礎(chǔ)上開(kāi)始合成二茂鎳和二茂鈷。NMR光譜和X射線晶體學(xué)的結(jié)果也證實(shí)了二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)。二茂鐵的發(fā)現(xiàn)展開(kāi)了環(huán)戊二烯基與過(guò)渡金屬的眾多π配合物的化學(xué)，也為有機(jī)金屬化學(xué)掀開(kāi)了新的帷幕。
1973年慕尼黑大學(xué)的恩斯特·奧托·菲舍爾及倫敦帝國(guó)學(xué)院的杰弗里·威爾金森爵士被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們?cè)谟袡C(jī)金屬化學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。
穆斯堡爾譜學(xué)數(shù)據(jù)顯示，二茂鐵中心鐵原子的氧化態(tài)為+2，每個(gè)茂環(huán)帶有一個(gè)單位負(fù)電荷。因此每個(gè)環(huán)含有6個(gè)π電子，符合休克爾規(guī)則中4n+2電子數(shù)的要求（n為非負(fù)整數(shù)），每個(gè)環(huán)都有芳香性。每個(gè)環(huán)的6個(gè)電子×2，再加上二價(jià)鐵離子的6個(gè)d電子正好等于18，符合18電子規(guī)則，因此二茂鐵非常穩(wěn)定。
二茂鐵中兩個(gè)茂環(huán)可以是重疊的（D5h），也可以是錯(cuò)位的（D5d），它們之間的能壘僅有8-20kJ/mol。重疊構(gòu)型可能是比較穩(wěn)定的，但在晶體中分子間作用能在數(shù)量級(jí)上與能壘差不多大或略大些，所以各種各樣的構(gòu)型都可存在。
熔點(diǎn)：172-174 °C
沸點(diǎn)：249 °C
密度：1.490g/cm3
閃點(diǎn)：100℃
折射率：1.4465（20℃） [4]
外觀：橙黃色粉末，有樟腦氣味
溶解性：不溶于水，易溶于苯、乙醚等有機(jī)溶劑
二茂鐵不適于催化加氫，也不作為雙烯體發(fā)生Diels-Alder反應(yīng)，但它可發(fā)生傅-克?；巴榛磻?yīng)。
二茂鐵具有芳香化合物的顯著特征，可與親電試劑反應(yīng)生成二茂鐵的取代衍生物。大多數(shù)取代的類(lèi)型是1-取代物、1,1'-二取代物及1,2-二取代物。例如二茂鐵與三氯化鋁和 Me2NPCl2在熱庚烷中反應(yīng)生成二氯二茂鐵膦，當(dāng)與苯基二氯化膦在類(lèi)似條件下反應(yīng)得到P,P-二氯雙(二茂鐵)-P-苯基膦。與苯甲醚類(lèi)似，二茂鐵與P4S10反應(yīng)生成 Dithiadiphosphetane disulfide。二茂鐵不可以直接硝化和鹵化，因?yàn)闀?huì)先發(fā)生氧化反應(yīng)。
二茂鐵可發(fā)生傅-克反應(yīng)，譬如在磷酸作催化劑時(shí)，二茂鐵與乙酸酐或乙酰氯反應(yīng)生成乙?；F。雖然一方面二茂鐵許多反應(yīng)類(lèi)似于芳香烴的相應(yīng)反應(yīng)，但另一方面有些反應(yīng)明顯是鐵原子在起主要作用。
用丁基鋰可以很快奪取二茂鐵中的質(zhì)子，產(chǎn)物為1,1'-二鋰代二茂鐵，是很強(qiáng)的親核試劑。它與二乙基二硫代氨基甲酸硒反應(yīng)，生成的產(chǎn)物具有位阻，兩個(gè)環(huán)戊二烯基配體靠硒原子連接。該產(chǎn)物可通過(guò)加熱開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)（ROP）生成聚硒化二茂鐵，硅和磷的類(lèi)似反應(yīng)也可合成相應(yīng)的聚合物。