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20世纪50年代合成出一种新物质Fe(C5H5)2，称二茂铁，两个环戊烯基与一个Fe原子形成夹心面包式的分子结构，西方俗称三明治结构，以后陆续合成出一系列过渡金属与环戊烯基的配合物，Ru(C5H5)2、Co(C5H5）2-、Mn(C5H5)2、Ni(C5H5)2等；过渡金属与苯基也可以形成三明治化合物，如二苯铬Cr(C6H6)2等。后来进一步研究发现，环烯烃（3元环、4元环直至7、8元环）都能与过渡金属形成这种夹心化合物，但以5元环，6元环为最常见。这种夹心化合物也可以是混合环体系，如一个5元环与一个3元环的Ti(C5H5)(C3Ph3),一个7元环与一个5元环的(C5H5)V(C7H7)。有些是金属与一个环烯基配位。再与三个羰基配位，例如Cr(C6H6)(CO)3
二茂铁刚合成出来时，许多化学家对它的化学键发生很大兴趣：Fe原子的价轨道仅有五个3d，一个4s轨道，三个4p轨道，即使用金属9个价轨道也不够与上、下10个C原子的p
轨道成键.分子轨道计算研究表明，Fe(C5H5)2为D5d对称性，上下环戊烯阴离子各以六个π电子参与成键，两个环戊烯形成a1g、a2u、e1u、e1g六个配体占据轨道，这六个轨道与Fe对称性匹配的dz2、dxy、dyz、px、py、pz轨道形成六个分子轨道A1g、A2u、E1g、E1u。Fe的4s、dxy、dxz则形成非键的A1g、E2g轨道。即Fe原子以六个价轨道与两个环戊烯基形成共轭π轨道，其余的三个价轨道为非键的孤对电子占据。
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