Kinetics and CatalysisKinetics and CatalysisКинетика и катализ0453-88113034-5413The Russian Academy of Sciences68988810.31857/S0453881125020075SKXOLJVIII Международная научная школа-конференция молодых ученых “Катализ: от науки к промышленности” (30 сентября–3 октября 2024 г., Томск)Research ArticleXPS study of [Ir(COD)Cl]2–L–SiO2 catalytic systemРФЭС-исследование каталитической системы состава [Ir(COD)Cl]2–L–SiO2NartovaA. V.НартоваА. В.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruDonskikhK. G.ДонскихК. Г.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruKvonR. I.КвонР. И.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruKovtunovaL. M.КовтуноваЛ. М.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruDmitrachkovA. M.ДмитрачковА. М.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruSkovpinI. V.СковпинИ. В.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruKoptyugI. V.КоптюгИ. В.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruBukhtiyarovV. I.БухтияровВ. И.
Russian Federation
nartova@catalysis.ruBoreskov Institute of Catalysis SB RASФГБУН ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАНInternational Tomography Center SB RASФГБУН Институт “Международный томографический центр” СО РАН040920256621361462608202526082025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://snv63.ru/0453-8811/article/view/689888

The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy were used to study the features of anchoring of the [Ir2(COD)2Cl2] complex on the surface of modified silica gel L–SiO2 (where L is NC5H5–CH2–CH2–, N(CH3)2–CH2–CH2–CH2–, NH2–C3H6–) depending on the nature of the linker and the conditions of preparation of the systems. The catalytic activity was tested in reactions of gas-phase selective hydrogenation of propylene with parahydrogen (p-H2). According to the XPS data, a single-site iridium catalyst is prepared in all cases. Analysis of the XPS spectra indicates the possibility of anchoring the complex through one of the Ir atoms while preserving the dimer. It was shown that at different durations of interaction of the iridium complex solution with modified NH2–C3H6– silica gel approximately the same amount of the complex is anchored, but the nature of the complex coordination changes. For the sample obtained by long-term interaction of the complex solution with the modified support (24 h), a high increase in the NMR signal was observed at 60°C, while in the case of the sample prepared by short-term interaction (1 h), the signal increased with a rise in temperature to 80°C.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) с привлечением спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) исследованы особенности закрепления комплекса [Ir2(COD)2Cl2] на поверхности модифицированного силикагеля L–SiO2 (где L – NC5H5–CH2–CH2–, N(CH3)2–CH2–CH2–CH2–, NH2–C3H6–) в зависимости от природы линкера, а также условий приготовления систем. Каталитическую активность тестировали в реакциях газофазного селективного гидрирования пропилена параводородом (п-H2). По данным РФЭС во всех случаях удается приготовить одноцентровый закрепленный иридиевый катализатор. Анализ спектров РФЭС указывает на возможность закрепления комплекса через один из атомов Ir с сохранением димера. Было показано, что при разной длительности взаимодействия раствора комплекса иридия с модифицированным NH2–C3H6– силикагелем закрепляется примерно одинаковое количество комплекса, но характер координации меняется. Для образца, полученного при длительном взаимодействии раствора комплекса с модифицированным носителем (24 ч), наблюдалось высокое усиление сигнала ЯМР при 60°С, в то время в случае образца, приготовленного при непродолжительном взаимодействии (1 ч), сигнал усиливался при повышении температуры до 80°С.

X-ray photoelectron spectroscopyorganometallic iridium complexsingle - site supported catalystselective hydrogenationpairwise addition of parahydrogen to unsaturated gaseous substratesрентгеновская фотоэлектронная спектроскопияметаллоорганический комплекс иридияодноцентровый закрепленный катализаторселективное гидрированиепарное присоединениеМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian FederationThe Handbook of Homogeneous Hydrogenation. J.G. de Vries, C.J. Elsevier, Eds, Wiley-VCH: Weinheim, 2007.Skovpin I.V., Kovtunova L.M., Nartova A.V., Kvon R.I., Bukhtiyarov V.I., Koptyug I.V. // Catal. Sci. Technol. 2022. V. 12. P. 3247. https://doi.org/10.1039/D1CY02258JEncyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. Wetcott S.A., Parthasaraty S., Gilder P.G., Colacot T.J. Eds., John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, 2018.Hesp K.D., Stradiotto M. // Org. Lett. 2009. V. 11. P. 1449. https://doi.org/10.1021/ol900174fMotokura K., Ding S., Usui K., Kong Y. // ACS Catal. 2021. V. 11. P. 11985. https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03426Skovpin I.V., Sviyazov S.V., Burueva D.B., Kovtunova L.M., Nartova A.V., Kvon R.I., Bukhtiyarov V.I., Koptyug I.V. // Dokl. Phys. Chem. 2023. V. 512. P. 149. https://doi.org/10.1134/S0012501623600237Lazaro G., Iglesias M., Femandez-Alvarez F.J., Sanz Miguel P.J., Perez-Torrente J.J., Oro L.A. // ChemCatChem. 2013. V. 5. P. 1133. https://doi.org/10.1002/cctc.201200309Zhang S., Wang H., Li M., Han J., Liu X., Gong J. // Chem. Sci. 2017. V. 8. P. 4489. https://doi.org/10.1039/c7sc00713bEsfandiari M., Havaei G., Zahiri S., Mohammadnezhad G. // Coord. Chem. Rev. 2022. V. 472. 214778. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2022.214778Nartova A.V., Kvon R.I, Kovtunova L.M, Skovpin I.V., Koptyug I.V., Bukhtiyarov V.I. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 15643. https://doi.org/10.3390/ijms242115643Skovpin I.V., Burueva D.B., Kovtunova L.M., Nartova A.V, Kvon R.I., Bukhtiyarov V.I., Koptyug I.V. // Appl. Magn. Reson. 2024. V. 55. P. 1275. https://doi.org/10.1007/s00723-024-01660-0Buljubasich L., Franzoni M.B., Münnemann K. // Top. Curr. Chem. 2013. V. 338. P. 33. https://doi.org/10.1007/128_2013_420Gutmann T, Ratajczyk T., Xu Y., Breitzke H., Grunberg A., Dillenberger S., Bommerich U., Trantzschel T., Bernarding J., Buntkowsky G. // Solid State NMR. 2010. V. 38. P. 90. https://doi.org/10.1016/j.ssnmr.2011.03.001Duckett S.B., Mewis R.E. // Acc. Chem. Res. 2012. V. 45. P. 1247. https://doi.org/10.1016/S0079-6565(98)00027-2Bowers C.R., Weitekamp D.P. // J. Am. Chem. Soc. 1987. V. 109. P. 5541. https://doi.org/10.1021/ja00252a049Bouchard L.-S., Kovtunov K., Burt S., Anwar M., Koptyug I., Sagdeev R., Pines A. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2007.V. 46. P. 4064. https://doi.org/10.1002/anie.200700830Mondloch J.E, Wang Q., Frenkel A.I., Finke R.G. // J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. P. 9701. https://doi.org/10.1021/ja1030062Moulder J.F., Stckle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. J. Chastain Eds. Eden Prairie. MN: Perkin-Elmer, 1992.Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy. D. Briggs, J.T. Grant, Eds. IM Publications and SurfaceSpectra Limited, Cromwell Press, Trowbridge, UK, 2003.Fernando N.K., Cairns A.B., Murray C.A., Thompson A.L., Dickerson J.L., Garman E.F., Ahmed N., Ratcliff L.E., Regoutz A. // J. Phys. Chem. 2021. V. 125. P. 7473. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c05759Using XPS PEAK Version 4.1. http://sun.phy.cuhk.edu.hk/ ~surface/XPSPEAK/XPSPEAKusersguide.doc [Electronic resource]Lea A.S., Swanson K.R., Haack J.N., Castle J.E., Tougaard S., Baer D.R. // Surf. Interf. Anal. 2010. V. 42. P. 1061. https://doi.org/10.1002/sia.3304Nartova A.V., Kvon R.I., Kovtunova L.M., Dmitrachkov A.M., Skovpin I.V., Bukhtiyarov V.I. // Kinet. Catal. 2024. V. 65. № 2. P. 202. https://doi.org/10.1134/s0023158423601213Groom C.R., Bruno I.J., Lightfoot M.P., Ward S.C. // Acta Cryst. 2016. V. 72. P. 171. https://doi.org/10.1107/S2052520616003954