二茂鐵的結(jié)構(gòu)探索

使得其他化學(xué)家開始積極地對(duì)二茂鐵的本質(zhì)進(jìn)行探索。一個(gè)活潑的環(huán)戊二烯與一個(gè)過渡金屬鐵一旦結(jié)合，在化學(xué)穩(wěn)定性上竟然會(huì)產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)變，變得異常穩(wěn)定，確實(shí)是不同尋常的。這一點(diǎn)使得化學(xué)界對(duì)這種物質(zhì)產(chǎn)生了極大的興趣。如哈佛大學(xué)的RobertB.Woodward(哈佛大學(xué)教授伍德沃德)和GeoffreyWikinson(英國(guó)化學(xué)家、哈佛大學(xué)教授威爾金森)就曾被發(fā)表在Nature雜志上的那篇文章深深吸引。最早認(rèn)為這種新分子是由兩個(gè)茂環(huán)單元與鐵通過簡(jiǎn)單的鐵-碳鍵結(jié)合的。

但是Woodward和Wikinson憑著他們的直覺做出了這樣的判斷：二茂鐵的特殊化學(xué)穩(wěn)定性一定與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)，并推測(cè)它不是一個(gè)具有一般共價(jià)鍵的化合物，即這種高度穩(wěn)定的化合物不可能是傳統(tǒng)的線性結(jié)構(gòu)，而必然是其他比較復(fù)雜或者特殊的結(jié)構(gòu)。研究人員及合作者們重復(fù)了二茂鐵發(fā)現(xiàn)時(shí)的合成工作，然后對(duì)該化合物進(jìn)行物理性質(zhì)的測(cè)試以說明其結(jié)構(gòu)，提出二茂鐵實(shí)際上是一種三明治型化合物。

他們利用X射線衍射分析以及紅外吸收光譜和偶極矩的研究，并從這個(gè)化合物具有芳香性這一性質(zhì)考慮，推測(cè)二茂鐵是由兩個(gè)環(huán)戊二烯負(fù)離子與二價(jià)鐵正離子用了d軌道重疊而形成的一個(gè)對(duì)稱的“特殊共價(jià)鍵”，他們大膽地提出二茂鐵是一類夾心面包結(jié)構(gòu)的化合物，也就是說，它像夾心面包一樣，兩個(gè)平行的環(huán)戊二烯負(fù)離子的中間鑲嵌著一個(gè)鐵原子，鐵對(duì)稱地夾在兩個(gè)茂環(huán)平面之間，所有的碳-碳鍵和碳-鐵鍵長(zhǎng)都相等(分別為140.3pm和204.5pm)。他們提出的二茂鐵夾心面包結(jié)構(gòu)是對(duì)化學(xué)界的一個(gè)劃時(shí)代貢獻(xiàn)。