二茂镁

Template:Chembox 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。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：

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{)}\mathrm{B}\mathrm{r}\underset{-C_2{H}_6}{\overset{+C_5{H}_6,E{t}_{2}O}{\to }}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}\mathrm{)}\mathrm{B}\mathrm{r}\underset{-MgB{r}_2}{\overset{x2,220^{\circ }C,10^{-4}mbar}{\to }}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

Et₂O = 乙醚

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\underset{-H_2}{\overset{500^{\circ }C}{\to }}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

在实验室里，可以由二烷基镁和环戊二烯反应得到二茂镁：

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{9}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{\to }\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{(}{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{5}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{\uparrow }$

性质

室温下，二茂镁是一种白色固体。它的熔点为 176 °C，尽管在常压下会在100 °C时升华。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：

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}^{-}$

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2+\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}^{+}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{M}\mathrm{g}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{+}$

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2+\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}^{-}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}$

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。

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。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。

关于Mg-Cp 的相互作用主要是离子键还是共价键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：

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2+\mathrm{M}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{M}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2+\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_2$

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 ：

$\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{p}{\phantom{A}}_2+\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}2\mathrm{C}\mathrm{p}\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{X}$

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。

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。

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。