Pentakarbonylek żelaza jest, jak na kompleks karbonylkowy, stosunkowo mało reaktywny z uwagi na jego homoleptyczność (zbudowany jest tylko z jednego rodzaju ligandów), a w konfiguracji elektronowej atomu żelaza znajduje się 18 elektronów. Powoli rozkłada się w kontakcie z powietrzem i wilgocią.
Fotoliza w obecności bezwodnika octowego prowadzi do powstania , który również został po raz pierwszy otrzymany przez Monda:
Ogrzewanie pentakarbonylku żelaza bez dostępu powietrza prowadzi do otrzymania niewielkich ilości , choć nie jest to dogodna metoda syntezy tego związku:
Zastosowanie W syntezie organicznej i nieorganicznej znajduje szerokie zastosowanie w syntezie związków organicznych i metaloorganicznych.
Reakcje z zasadami Lewisa Substytucja kolejnych ligandów CO przez zasady Lewisa (L) prowadzi do otrzymania serii pochodnych o ogólnym wzorze . Można w ten sposób otrzymywać metaloorganiczne pochodne izocyjanianów, fosfin, arsenianów i alkenów. Zwykle reakcje te kończą się na wyparciu z pentakarbonylku żelaza jednego lub dwóch ligandów karbonylkowych, jednak silne zasady (np. ) mogą wyprzeć nawet pięć ligandów. Przykładem jest synteza bis(trifenylofosfinowego) kompleksu .