Клатраты

КЛАТРАТЫ (от латинского clathratus - замкнутый, окружённый со всех сторон), супрамолекулярные соединения; образуются при включении молекул одного вида, называемых гостями, в полости кристаллического каркаса, построенного из молекул другого вида, называемых хозяевами, или в полость одной большой молекулы-хозяина. При образовании клатрата определяющую роль играет не реакционная способность компонентов, а пространственное соответствие - комплементарность - подсистем гостя и хозяина. Молекулы гостя и хозяина в клатратах связаны только слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями; химические связи между этими молекулами не образуются. Термин «клатрат» введён английским кристаллохимиком Г. Пауэллом в 1948 году для обозначения обнаруженного им нового класса химических соединений (на примере аддуктов гидрохинона с SО₂ и другими летучими компонентами).

Молекулы гостя (инертные газы, низшие углеводороды, легкокипящие органические жидкости) могут располагаться в полостях каркаса хозяина, построенного, например, из молекул воды (клатратные гидраты, в частности газовые гидраты) или гидрохинона. В клатратных соединениях мочевины с н-алканами (вплоть до полиэтилена) доступное для включения молекул гостя пространство имеет форму каналов. Слоистые клатраты (интеркалаты) образуются путём внедрения молекул-гостей в межслоевое пространство кристаллической структуры хозяина. Слоистые соединения образуются, например, на основе графита или халькогенидов переходных металлов со щелочными металлами. В мономолекулярных клатратах каждая молекула хозяина имеет полость, в которой могут располагаться молекулы гостя. Такие соединения могут существовать и в растворе - в отличие от других перечисленных клатратах, существующих только в твёрдой фазе. Примерами мономолекулярных клатратов могут служить соединения включения циклодекстринов или каликсаренов, аддукт иода с амилозой крахмала.

На избирательности включения клатратными соединениями гостевых молекул определённого размера и формы основаны процессы разделения, в том числе структурных и оптических изомеров; делаются попытки использовать клатратные соединения для хранения газов и в катализе. Соединения циклодекстринов применяются для стабилизации активных компонентов в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности. В природе распространены газовые гидраты, а также родственные клатратным соединениям цеолиты и глины, широко используемые на практике.

Лит.: Нестехиометрические соединения. М., 1971; Дядин Ю. А. Супрамолекулярная химия: клагратные соединения // Соросовский образовательный журнал. 1998. Т. 2; Dyadin Yu. А., Terekhova I. S. Classical descriptions of inclusion compounds // Encyclopedia of supramolecular chemistry / Ed. J. L. Atwood, J. W. Steed. N. Y., 2004. Vol. 1.