有機鉄化合物
塩の毒性が低く安価であるため、鉄は頻繁に化学量論的試薬として用いられる。有機反応における触媒としての鉄はコバルトやニッケルほど注目されてはいないが、主要な適用対象としては以下がある。
アルドール反応やマイケル付加などの付加反応
置換反応(特にカップリング反応)。塩化鉄(III)はフリーデル・クラフツ反応の触媒としてよく知られている。[(η-allyl)Fe(CO)4]Xはアリル置換におけるアリルカチオンの、Ph(CO)2Fe(η-vinyl(OEt))BF−4は保護されたビニルカチオンの、テトラカルボニル鉄(-II)酸ナトリウムはカルボニルジアニオンの等価体と見なせる。
エン反応やCpFe(CO)2CH2S(CH3)2BF−4を用いたシクロプロパン化などの環化付加
Knölker錯体などを触媒とした水素化や還元
異性化や転移反応
クロスカップリング反応。Fe(acac)3のような鉄錯体は、一方をアリールまたはアルキルグリニャール試薬、もう一方をアリール、アルケニル、アシルのハロゲン化物とした幅広いクロスカップリング反応を触媒する。関連する熊田・玉尾・コリューカップリングにおいてはニッケルまたはパラジウム触媒が用いられる。
重要な鉄カルボニルには3種の二元カルボニル、ペンタカルボニル鉄、ノナカルボニル二鉄、ドデカカルボニル三鉄(英語版)がある。これらのカルボニル配位子はジエン、ホスフィンなど様々な配位子で置換することが可能である。
鉄カルボニルはカルボニル化(英語版)反応に化学量論的に用いられる。例えば、テトラカルボニル鉄(-II)酸ナトリウム(「コールマン試薬」 (Collman's Reagent) と呼ばれる)のアルキル化によって得られたアシル誘導体は、プロトノリシス(英語版)を経てアルデヒドへと変換される。
NaFe ( CO ) 4 ( C ( O ) R ) + H + ⟶ RCHO {\displaystyle {\ce {NaFe(CO)4(C(O)R)\ + H+ -> RCHO}}} (+含鉄化合物)
同様のアシル鉄は有機リチウム化合物をペンタカルボニル鉄で処理することでも得られる。
ArLi + Fe ( CO ) 5 ⟶ LiFe ( CO ) 4 ( C ( O ) R ) {\displaystyle {\ce {ArLi\ + Fe(CO)5 -> LiFe(CO)4(C(O)R)}}}
この際にはカルバニオンがCO配位子を攻撃する。これと相補的な反応として、コールマン試薬は塩化アシルをアルデヒドへ変換する際にも用いられる。[HFe(CO)4]塩を用いても同様の反応が可能である。