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一般的化學合成方法主要將化環戊二烯質子去除,然后與氯化亞鐵反應得到二茂鐵。主要反應過程可以如下所示:
主要分為環戊二烯鈉法、二乙胺法、相轉移催化法和二甲基亞砜法。環戊二烯鈉法是先用鈉或氫氧化鈉制備環戊二烯鈉,再與環戊二烯鈉和氯化亞鐵反應生成二茂鐵。二乙胺法是用有機堿二乙胺代替無機堿,分為二乙胺一步法和二乙胺兩步法。THF;通常用作反應溶劑。相轉移催化是在反應過程中添加相轉移催化劑18-冠-6和反應溶劑。