二茂鐵的分子軌道理論

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人們?cè)缇椭拉h(huán)茂二烯基C5H5（或CP）可以與某些金屬或非金屬原子形成一些化合物，但1951年報(bào)道了過(guò)渡金屬環(huán)百二烯化合物的合成。第一個(gè)制備的化合物是雙（五齒環(huán)戊二烯)）鐵。俗稱二茂鐵，及其衍生物可用作**燃料添加劑，用作汽油的抗震劑，還可用作硅橡膠的固化劑和紫外線吸收劑。
X射線研究表明二茂鐵具有夾心型結(jié)構(gòu)，屬于夾心配合物的對(duì)稱夾心型結(jié)構(gòu)。具有一定的熱穩(wěn)定性（>500℃）。兩種常見(jiàn)的穩(wěn)定配置是交錯(cuò)Dss和EclipsedDs。由于二茂鐵的結(jié)構(gòu)，鐵遠(yuǎn)離環(huán)（166pm），因此環(huán)中的C原子（每個(gè)）之間的相互作用超過(guò)了C和Fe原子之間的相互作用，從構(gòu)成環(huán)戊二烯基團(tuán)的非定域分子軌道開(kāi)始.環(huán)二烯基包含五個(gè)垂直于碳原子平面的p軌道，五個(gè)P軌道可以線性地形成五個(gè)非定域的PM軌道。
這五個(gè)分子軌道可以分為三類：一類沒(méi)有節(jié)面，第二類有一個(gè)節(jié)面的簡(jiǎn)并軌道，第三類有兩個(gè)節(jié)面的簡(jiǎn)并軌道。顯然，這些軌道的能級(jí)隨著節(jié)面數(shù)量的增加而增加。
然后，我們將來(lái)自兩個(gè)環(huán)戊二烯基環(huán)的總共十個(gè)PM軌道組合成十個(gè)配體基團(tuán)軌道。例如，根據(jù)對(duì)稱匹配原理，第一個(gè)環(huán)的軌道和第二個(gè)環(huán)的軌道可以線性形成兩個(gè)配體群軌道A1g和A2U（g代表中心對(duì)稱，u代表中心反對(duì)稱）。因此，二茂鐵具有兩個(gè)強(qiáng)鍵合分子軌道（E1g）、一個(gè)弱鍵合分子軌道（A1g）和六個(gè)非鍵合分子軌道（A2U、E1U、E2G和A1g'），它們都具有低能級(jí)。亞鐵離子有6個(gè)價(jià)電子，2個(gè)環(huán)戊烯陰離子有12個(gè)價(jià)電子，共有18個(gè)價(jià)電子填充9個(gè)低分子軌道。
使用相同的方法可以獲得其他八個(gè)分子軌道。最后，根據(jù)對(duì)稱匹配原理，將環(huán)戊二烯基團(tuán)的配體基團(tuán)軌道與Fe原子的價(jià)電子軌道結(jié)合形成二茂鐵的分子軌道。Cp能級(jí)Cp的分子軌道是對(duì)稱的。Cp的分子軌道Fe的原子軌道Cp，F(xiàn)e的分子軌道。
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參考資料：https://www.doc88.com/p-3187689825362.html