二茂铁是一种有机金属化合物，化学式为Fe(C5H5)2。它在室温下微量升华，具有特殊的樟脑气味。二茂铁是金属茂基配合物中最重要的一种，也是最早被发现的夹心配合物，其中包含两个环戊二烯负离子与铁原子成键。
穆斯堡尔谱学数据表明，二茂铁中心铁原子的氧化态为+2，每个茂环带有一个单位负电荷。因此，每个环含有6个π电子，符合休克尔规则中4n+2电子数的要求（n为非负整数），每个环都具有芳香性。每个环的6个电子乘以2，再加上二价铁离子的6个d电子，总共为18个电子，符合18电子规则，因此二茂铁非常稳定。
二茂铁中的两个茂环可以是重叠的（D5h），也可以是错位的（D5d），它们之间的能垒仅有8-20kJ/mol。重叠构型可能是比较稳定的，但在晶体中，分子间作用能与能垒差不多大或略大一些，因此各种构型都可以存在。
二茂铁是橙色晶体，具有特殊气味。它不适用于催化加氢和双烯体的Diels-Alder反应，但可以发生傅-克酰基化和烷基化反应。
二茂铁可以通过多种方法制备，常用的方法之一是将环戊二烯基钠与氯化亚铁在四氢呋喃中反应：
FeCl2 + 2C5H5Na → 2NaCl + (C5H5)2Fe
另一种方法是在碱的存在下，将氯化亚铁与环戊二烯反应：
FeCl2 + 2C5H6 + 2Et3N → (C5H5)2Fe + Et3NHCl
二茂铁具有独特的夹心芳香结构，因此具有广泛的应用。在过去的几十年中，二茂铁的研究主要集中在反应性、反应机理和成键理论方面。随后，它的应用得到了广泛关注，包括在均相催化中作为催化剂，特别是在立体选择性和不对称转化中，以及作为燃速催化剂、电化学中的电子转移试剂和基准物，甚至用作抗癌试剂等。经过多年的发展，二茂铁及其衍生物已经形成了一个庞大的家族，在有机过渡金属化学中占据着重要的地位。
二茂铁可通过吸入和食入途径被吸收到体内。短期接触可能对机体产生机械性刺激。在20℃下，它的蒸发速率可以忽略不计，但在扩散时，可能会迅速达到空气中的有害颗粒物浓度。
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