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二茂鐵具有良好的電子效應和獨特的剛性骨架,是催化劑的理想原料。目前大量含二茂鐵基性能優良的催化劑廣泛應用在不對稱催化、羥醛縮合、烯烴常壓氫化、苯酮氫化硅烷化等領域。將二茂鐵和鉀吸附在活性炭上作為合成氨催化劑,可使合成氨反應在非常緩和的條件下進行;二茂鐵合成的乙烯基二茂鐵和某些二茂鐵烯類對含有交聯和過氧化物引發劑的不飽和聚酷樹脂具有優良的催化作用,可加速樹脂的交聯和硬化。
20世紀90年代以來,二茂鐵基衍生物應用于不對稱催化研究成為了一個熱點。利用茂金屬手性的特性,二茂鐵衍生物及其類似物作為手性配體,在過渡金屬催化的不對稱合成中獲得巨大的成功,其中具有平面或平面中心手性二茂鐵磷配體在眾多的手性配體中脫穎而出,以α-二茂鐵乙胺及其磷基化合物最為重要,這些化合物在許多不對稱合成反應中表現出異常奇特的催化性能而倍受青睞。