История изучения некоторых типичных объектов супрамолекулярной химии. В историческом контексте первыми изученными объектами супрамолекулярной химии были соединения включения, названные впоследствии клатратами.
Клатраты соединения, образованные путем включения молекул, называемых гостями, в полости каркаса, состоящего из молекул другого сорта, называемых хозяевами, или в полость одной большой молекулы-хозяина.
Часто между гостями и хозяевами нет иных взаимодействий, кроме ван-дер-ваальсовых.
Термодинамическая устойчивость таких соединений обеспечивается благоприятной геометрией расположения молекул-гостей в полостях хозяйского каркаса, вследствие чего слабые межмолекулярные взаимодействия приводят к выигрышу энергии по сравнению с энергией составляющих исходных компонентов в свободном состоянии 18. При этом, как и для обычных химических соединений, соотношения составляющих компонентов могут быть переменными, как в случае клатратов гидрохинона с благородными газами, или строго определенными, как в соединениях мочевины с парафинами и в большинстве клатратных гидратов.
Вещества, которые в настоящее время рассматривают как соединения включения, первыми, по-видимому, наблюдали А. Кронстедт, открывший в 1756 г. цеолит стильбит, и Дж. Пристли, в 1778 г. обнаруживший аномальный лед, оказавшийся гидратом SO2.10H2O. В 1785 1786 гг. Б. Пелетье и В. Карстен, а в 1811 г. Г. Дэви наблюдали образование кристаллов при охлаждении газообразного хлора, впоследствии в 1823 г. М. Фарадей установил, что это Cl2.10H2O, однако структура данного гидрата была установлена лишь в 1952 г. М. Штакельбергом и Г. Мюллером 18,19. Само понятие и термин клатрат в его современном толковании были введены в 1947 г. Г. Пауэллом 20. На рис. 5 в качестве примера приведена структура клатратного комплекса тиомочевины с адамантаном 31 21. К клатратным комплексам относятся также соединения включения циклодекстринов.
Циклодекстрины это циклические олигосахариды, молекулы которых построены из шести, семи или восьми n6, 7, 8 d-глюкопиранозных звеньев, связанных между собой -1,4- гликозидной связью 22 рис. 6. Молекулы циклодекстринов имеют форму усеченного конуса ведрышка, полого внутри, в котором по окружности нижнего основания расположены 6 8 первичных OH-групп, а по окружности верхнего основания 12 16 вторичных ОН-групп 23. Циклодекстрины были открыты в 1891 г. А.Вилиерсом 24, а первое подробное описание их выделения опубликовано в 1903 г. Ф.Шардингером 25. В 1938 г. К. Фройденберг 18 определил строение циклодекстринов.
С тех пор эти существующие в природе естественные рецепторы использовались в различных целях.
Так, Ф. Крамер в 1954 г. впервые показал 26, что циклодекстрины могут образовывать комплексы включения с широким набором субстратов. Их роль как катализаторов была изучена И. Табуши и Бреслоу в 1982 г. 27. Природа взаимодействий между циклодекстрином и гостем однозначно не установлена и широко обсуждается 22. Наиболее вероятными представляются относи-тельно слабые взаимодействия ван-дер-ваальсовы, гидро-фобные и др. 22, что и позволяет отнести эти комплексы к объектам супрамолекулярной химии.
Химическое превращение таких комплексов приводит к образованию сложных молекулярных конструкций, таких как катенаны, ротаксаны, полиротаксаны и трубки, которые нелегко получить другими способами 23. Способность циклодекстринов образовывать прочные комплексы в водных растворах с большим количеством гостей различных типов привела к их использованию в качестве строительных блоков для наноструктур, образующихся путем их самоорганизации и входящих в наноустройства 23.