結構式
             

化學性質
    二茂鐵不適于催化加氫，也不作為雙烯體發生Diels-Alder反應，但它可發生傅-克酰基化及烷基化反應。

與親電試劑反應
　　二茂鐵具有芳香化合物的顯著特征，可與親電試劑反應生成二茂鐵的取代衍生物。大多數取代的類型是1-取代物、1,1'二取代物及1,2-二取代物(帶'表示在A環上，不帶則表示在B環上)。例如二茂鐵與三氯化鋁和 Me2NPCl2 在熱庚烷中反應生成二氯二茂鐵膦(Dichloroferrocenyl phosphine)，當與苯基二氯化膦在類似條件下反應得到 P,P-二氯雙(二茂鐵)-P-苯基膦。與苯甲醚類似，二茂鐵與 P4S10 反應生成 Dithiadiphosphetane disulfide。二茂鐵不可以直接硝化和鹵化，因為會先發生氧化反應。

　　二茂鐵可發生傅-克反應，譬如在磷酸作催化劑時，二茂鐵與乙酸酐或乙酰氯反應生成乙酰基二茂鐵。雖然一方面二茂鐵許多反應類似于芳香烴的相應反應，但另一方面有些反應明顯是鐵原子在起主要作用。
鋰化反應

　　用丁基鋰可以很快奪取二茂鐵中的質子，產物為1,1'-二鋰代二茂鐵，是很強的親核試劑。它與二乙基二硫代氨基甲酸硒反應，生成的產物具有位阻，兩個環戊二烯基配體靠硒原子連接。該產物可通過加熱開環聚合反應(ROP)生成聚硒化二茂鐵(Poly(ferrocenyl selenide))，硅和磷的類似反應也可合成相應的聚合物(Poly(ferrocenylsilane) 和 Poly(ferrocenylphosphine))。
還原反應
　　二茂鐵在酸性溶液很容易被氧化為藍色順磁性的二茂鐵鎓離子 [(η5-C5H5)2FeIII]+，其電勢以飽和甘汞電極為標準大約為0.5V。由于產物二茂鐵反應性不強且易于分離，該離子有時被用作氧化劑，以六氟磷酸鹽 [PF6] 或氟硼酸鹽 [BF4] 的形式存在。環上不同的取代基會使該電勢值產生變化：吸電子基(如羧基)使得電極電勢值上升;而給電子基(如甲基)則使得該值下降，氧化變得容易。全甲基取代二茂鐵被氧化后生成的鹽 [Fe(η5-C5Me5)2][tcne] (tcne=四氰乙烯)具有不尋常的磁性性質，為深綠色晶體，含有陽離子與陰離子交替出現的長鏈。

　　二茂釕和鋨的類似陽離子 [MIII(η5-C5H5)2]+ 卻是不穩定的，容易進一步氧化為 [MIV(η-C5H5)2]2+ 陽離子或二聚成為 [(η5-C5H5)2MIII-MIII(η5-C5H5)2]2+。

質量標準：
含量           ≥99.0%
熔點           173~174℃
水分           ≤0.1%
游離鐵       ≤100ppm
苯不溶物   ≤0.1%
有機溶劑   ≤1%

用途:   (1)用作節能消煙助燃添加劑：可用于各種燃料，如柴油、汽油、重油、煤炭等。車用柴油中加入0.1%的二茂鐵，可節約燃料油10-14%，提高率10-13%，尾氣中煙度下降30-80‰。另外，在重油中加入0.3‰，煤炭中加入0.2%的二茂鐵，都可使燃料消耗下降，同時，煙度下降30%。

 　　(2)用作合成汽油、人造液化氣的添加劑：在合成氣油中加入0.01-0.5%的二茂鐵及相關添加劑，可配成相當于80#、85#、90#的各種人工合成汽油；在甲醇中添加0.03%的二茂鐵，可配成燃燒值為3372-38656 KJ-KG的人造液化氣；在甲醇、乙醇的混合溶液中加入0.005%-0.008%二茂鐵，可配成新型高效民用燃料。

 　　(3)用作汽油抗爆劑：二茂鐵可代替汽油中有毒的四乙基鉛作為抗爆劑，制成高檔無鉛汽油，以消除燃油排出物對環境的污染及對人體的毒害。如有汽油中加入0.0166-0.0332g/L的二茂鐵和0.05-0.1g/L的乙酸叔丁酯，辛烷值可增加4.5-6。

 　　(4)二茂鐵可用作聚合催化劑，以及硅樹脂、橡膠的熟化劑：二茂鐵的有些生物可阻止聚乙烯對光的降解作用，用于農用地膜，可在一定時間內使其自然降解裂碎，不影響耕作施肥。另外，還可用作聚憶烯、聚丙烯、聚酯纖維的保護劑，改進塑料、橡膠、纖維的熱穩定性。

　　(5)在航天工業中可用作火箭推進劑的燃速催化劑。

 　　(6)在醫藥方面，可作為一些抗菌劑，補血劑的原料。

相關應用:
　　二茂鐵自身的應用并不多，但用已知的方法可以合成出種類繁多的衍生物，大大延伸了二茂鐵的應用范圍。
抗震劑
　　二茂鐵及其衍生物是汽油中的抗震劑，它們比曾經使用過的四乙基鉛安全得多。在英國的 Halfords 可以買到含二茂鐵的汽油添加劑，它尤其適用于以前專為四乙基鉛抗震劑設計的車輛。二茂鐵分解出的鐵沉積在火花塞表面，增強了其導熱性。

　　添加二茂鐵同樣也可以減少柴油車冒出的煤煙。

醫藥方面
　　某些二茂鐵的鹽類具有抗癌活性，如他莫昔芬的二茂鐵同類物，其機理為，他莫昔芬可以與雌激素結合，其細胞毒性可以殺死癌細胞。

材料學方面
　　二茂鐵容易升華的性質可被用于沉積某種特定的富勒烯或碳納米管。

　　醛和鏻鹽在氫氧化鈉存在下發生維蒂希反應生成乙烯基二茂鐵。該化合物聚合得到類似于聚苯乙烯的聚合物，其中苯基被二茂鐵基取代。

配體
　　手性二茂鐵膦配體應用于一些過渡元素催化的反應。工業上應用此類反應合成藥物及農用化學品。

　　雙二苯基膦二茂鐵(dppf)是有機合成中重要的配體，許多偶聯反應的機理即是基于其鈀配合物的生成。

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56 聚苯乙烯型樹脂固載化二茂鐵衍生物的合成及其鈀(II)絡合物催化活性的研究  倪繼金;Cullen, W.R.       
57 混合價態Ferrocene-Ferrocenium(二茂鐵-二茂鐵化合物)的能帶結構  朱文杰;徐筱杰;唐有祺;傅亨;錢民協       
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60 帶共軛鏈的單核橋環二茂鐵合成路線的一些探索  陸永德;徐維鏵;呂沛銓       
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62 β-環糊精催化含二茂鐵基 羧酸苯酚酯水解動力學的研究(取代基效應的探討)  章道道;梁貴柏  高等學校化學學報  1988  (2),140-143 
63 用界面縮聚法合成主鏈含二茂鐵的聚酰胺、聚脲和聚酯  林展如;NSALVES.K  高等學校化學學報  1988  (7),755-757 
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