二茂镁

二茂镁
IUPAC名 bis(η^5-cyclopentadienyl)magnesium
识别
CAS号	1284-72-6 ^N
PubChem	11984632
ChemSpider	10628001
SMILES	[cH-]1cccc1.[cH-]1cccc1.[Mg+2]
InChI	1S/2C5H5.Mg/c2*1-2-4-5-3-1;/h2*1-5H;/q2*-1;+2
EINECS	603-275-0
性质
化学式	C10H10Mg
摩尔质量	154.49 g·mol^−1
外观	无色晶体[1]
熔点	176 °C（449 K）（[2]）
沸点	290 °C（563 K）（[3]）
溶解性	与水激烈反应，可溶于极性和非极性溶剂。[1]
危险性
GHS危险性符号
GHS提示词	Danger
H-术语	H228, H250, H261, H314
P-术语	P210, P231+232, P280, P303+361+353, P304+340+310, P305+351+338+310, P335+334, P422
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

二茂镁，有时简称 MgCp₂，是一种有机镁化合物，化学式 Mg(η⁵-C₅H₅)₂。它是一种主族夹心配合物，结构类似过渡金属的茂金属，由中心镁原子和两个环戊二烯配体组成。

制备

二茂镁是在1954年由恩斯特·奥托·菲舍尔和杰弗里·威尔金森独立发现的。^[4][5]它可以由CpMgBr歧化或是金属镁和环戊二烯在500 °C 下反应而成。对于前者，茂基溴化镁可以由乙基溴化镁和环戊二烯反应而成，然后在220 °C 和10⁻⁴ mbar下分解成MgCp₂ 和MgBr₂：^[6]

${\displaystyle \mathrm {Mg(C_{2}H_{5})Br\ {\xrightarrow[{-C_{2}H_{6}}]{+C_{5}H_{6},\ Et_{2}O}}\ Mg(C_{5}H_{5})Br{\xrightarrow[{-MgBr_{2}}]{x2,\ 220^{\circ }C,\ 10^{-4}mbar}}\ Mg(C_{5}H_{5})_{2}} }$

Et₂O = 乙醚

${\displaystyle \mathrm {Mg\ +\ 2\ C_{5}H_{6}\ {\xrightarrow[{-H_{2}}]{500^{\circ }C}}\ Mg(C_{5}H_{5})_{2}\ } }$

在实验室里，可以由二烷基镁和环戊二烯反应得到二茂镁：^[1]

${\displaystyle \mathrm {Mg(C_{4}H_{9})_{2}\ +\ 2\ C_{5}H_{6}\ \rightarrow \ Mg(C_{5}H_{5})_{2}\ +\ 2\ C_{4}H_{10}\uparrow \ } }$

性质

室温下，二茂镁是一种白色固体。^[7]它的熔点为 176 °C，尽管在常压下会在100 °C时升华。^[7]不像二茂铁，二茂镁会在极性、给电子溶剂中（例如醚和THF）会自耦电离：^[8]

${\displaystyle {\ce {MgCp2 <=> MgCp+ + Cp-}}}$

${\displaystyle {\ce {MgCp2 + MgCp+ <=> Mg2Cp3+}}}$

${\displaystyle {\ce {MgCp2 + Cp- <=> MgCp3-}}}$

二茂铁在标准情况下稳定，但二茂镁在氧气或湿气中迅速分解，所以在惰性气氛下制备和储存。^[9]

结构和成键

通过X射线晶体学，固体二茂镁的平均 Mg-C 和C-C键长分别为2.30 Å 和1.39 Å，两个茂环是错位的，点群D_5d。^[10]气相电子衍射显示出相似的键长，不过两个茂环是重叠的，点群 D_5h。^[11][12]

关于Mg-Cp 的相互作用主要是离子键^[13][14]还是共价键^[11][12][15]一直存在激烈的争论。

反应性和潜在用处

二茂镁可以用来制备其它茂金属：^[16]

${\displaystyle {\ce {MgCp2 + MCl2 -> MCp2 + MgCl2}}}$

在四氢呋喃里，二茂镁会和 MgX₂（X = 卤素）交换配体，形成半夹心化合物CpMgX ：^[17]

${\displaystyle {\ce {MgCp2 + MgX2 <=> 2 CpMgX}}}$

反应产生的半夹心化合物可作为从有机卤化物合成取代茂基的原料。^[18]

由于其高反应性，二茂镁是半导体研究中的一个有吸引力的目标，可作为化学气相沉积和掺杂应用的起始材料。^[19][20]

二茂镁在下一代的镁离子电池中，有作为电解质的潜在用途。^[8]

参考资料

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5. G. Wilkenson, F.A. Cotton, Chem. Ind.(London) 1954, 307–308
6. Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 6. Auflage, Teubner Wiesbaden, 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S. 65 (《二茂镁》在Google Books的內容。).
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9. Barber, W. A. A new preparation of magnesium cyclopentadienide. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1957-01-01, 4 (5–6): 373–374. ISSN 0022-1902. doi:10.1016/0022-1902(57)80026-8. 
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