1,1'-二茂铁甲酸(Fc(COOH)₂,CAS号1293-87-4)是一种具有特殊结构的芳香族羧酸化合物,兼具二茂铁的芳香性和氧化还原活性以及羧酸的配位能力,使其在配位化学、材料科学和电化学等领域展现出广阔的应用前景。
结构与性质
1,1'-二茂铁甲酸分子式为C₁₂H₁₀FeO₄,分子量274.1,外观通常为橙色或黄色晶体,其分子结构由两个环戊二烯(Cp)环和一个双羧酸基团组成,中心为铁原子(Fe²⁺)。其结构式可表示为Fe(C₅H₅)(C₅H₄COOH)₂,其中两个Cp环通过中心铁原子连接,每个Cp环的1号位(对位)各连接一个羧酸基团(-COOH)。这种对称的1,1'-双取代结构使其具有独特的电子特性和配位行为。该化合物固态结构呈反式(trans)或对位取代排列,即两个羧酸基团位于Cp环的同一侧或对侧,这种构型可减少环间电子排斥,提高结构稳定性。在溶液状态下,Cp环与Fe之间的单键允许环的旋转,产生不同构型[1]。

配位化学中的应用
1,1'-二茂铁甲酸作为配体具有多样化的配位模式,包括单齿配位、双齿螯合、双齿桥联、混合配位,这种多样的配位能力使其能够与多种金属离子形成结构各异的配合物,为材料设计提供了广阔空间[2]。
材料科学中的应用
1,1'-二茂铁甲酸作为多功能配体,已广泛用于金属有机框架(MOFs)材料的合成,展现出优异的性能。在电化学储能领域,二茂铁基环氧化合物可用于制备电池电极材料,提高电池的循环稳定性和倍率性能;可通过与多孔碳复合,形成具有高比电容和优异循环稳定性的超级电容器电极材料[2]。
催化应用
1,1'-二茂铁甲酸及其金属配合物在有机合成催化中展现出独特优势[1]。钴配合物(如Co-Fc-CP)在不对称氢化反应中表现出优异的催化活性,可高效催化α-羟基酮的不对称氢化,合成手性1,2-二醇。在电催化领域,基于Fc(COOH)₂的材料表现出优异的催化性能。钴基MOF材料(如CoBDC-FcCA)在OER中表现出优异的催化活性,动力学性能显著优于传统催化剂。
参考文献
[1]韩江燕;乔庆东;李琪;王艳菊.二茂铁甲酸及其衍生物的研究进展[J].应用化工,2014,43(4):713-717.
[2]王利平;王宇飞;刘艳丽;周晓莉.二茂铁双甲酸构筑的镉配合物的合成、晶体结构和荧光性能研究[J].中州大学学报,2017,34(2):101-104.