Большая Советская Энциклопедия (СО)

С. А. Погодин.

Соединения включения

Соедине'ния включе'ния, вещества занимающие промежуточное положение между твёрдыми растворами внедрения и истинными соединениями химическими. С. в. образуются в результате внедрения молекул одного вида в полости кристаллической решётки или молекул др. вида. Первые молекулы получили название «гостей», вторые — «хозяев», Способность вещества образовывать С. в. определяется наличием в нём полостей молекулярных размеров. Молекулы включаемого вещества должны обладать конфигурацией, соответствующей форме полости. Включенные молекулы удерживаются в С. в. силами межмолекулярного взаимодействия. Поскольку в С. в. связываются друг с другом не отдельные молекулы, а группы молекул, целочисленного соотношения между включаемым и включающим веществами, как правило, не существует. С. в. — особый вид комплексных соединений.

Различают решётчатые С. в. в которых полости возникают при образовании кристаллической решётки, иногда только в присутствии включаемого вещества; такие С в могут быть канальными (полости в форме канала) или клатратными (полости в форме клетки см. Клатраты). Молекулярные С. в. образуются при наличии полостей в единичных молекулах («хозяевах») относительно небольшой молекулярной массы. Высокомолекулярные вещества позволяют получать С. в. за счёт полостей между цепями макромолекул. Часто С. в. образуются уже при смешении компонентой, иногда при растирании. Они нестойки, в растворах обычно распадаются на исходные вещества.

С. в. применяются для разделения смесей. Мочевина, например, позволяет выделить углеводороды нормального строения, которые она связывает в виде С. в., а тиомочевина — углеводороды, имеющие разветвленные цепи. Цеолиты, получаемые с различными заданными размерами полостей, находят промышленное применение для сушки газов, разделения веществ, в ионообменных процессах. На способности многих газов и легкокипящих жидкостей образовывать С. в. (клатраты) с водой основаны удобные способы их хранения и разделения (см. Гидратообразование). Включение — метод защиты от окисления на воздухе некоторых нестойких молекул. С. в. используются и в аналитических целях: в адсорбционной и распределительной хроматографии для разделения нитрофенолов, нитроаминов и пр.

Лит.: Крамер Ф., Соединения включения пер. с англ. М., 1958; Хаган М., Клатратные соединения включения, М., 1966; Пауэлл Г. М., Клатратные соединения, в кн.: Нестехиометрические соединения, М., 1971.

Соединения (матем.)

Соедине'ния (математические) множества, составленные из n элементов по т элементов в каждом Если все элементы каждого из множеств различны между собой, то С. называются С. без повторений. Если же в числе множеств встречаются такие, что некоторые элементы в них одинаковы, то множества называются С. с повторениями. Различаются три главных вида С.: размещения, перестановки, сочетания. См. Комбинаторика.

Соединения природные

Соедине'ния приро'дные, вещества, являющиеся промежуточными или конечными продуктами жизнедеятельности организмов. Термин условен, т.к. к С. п. обычно не относят ряд простых продуктов метаболизма (метан, уксусная кислота, этиловый спирт и др.), компоненты, входящие в состав углей, нефтей и т.п., неорганические соединения, образующиеся в процессе обмена веществ (O₂, CO₂, H₂O и др.) или присутствующие в неживой природе (минералы, газы и т.п.). Различают высокомолекулярные С. п. или биополимеры, и низкомолекулярные С. п.; условная граница между ними лежит в области молярной массы 5000 дальтон. К высокомолекулярным С. п. относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также смешанные биополимеры — гликопротеиды, нуклеопротеиды, липопротеиды и др. Эти вещества являются основными структурными компонентами клетки и выполняют важнейшие биологические функции (биологический катализ, хранение и передача наследственной информации, транспорт веществ, иммунитет и др.). В некоторых растениях встречается еще один тип биополимеров — полиизопреноиды (каучук, гуттаперча). К низкомолекулярным С. п. относится большое число органических веществ различной химической природы. Сюда входят мономерные составляющие биополимеров — аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды, соединения, построенные из небольшого числа мономерных звеньев (олигонуклеотиды, олигосахариды), липиды, а также большое число веществ, относящихся к алифатическим, алициклическим, ароматическим и гетероциклическим типам органических соединений (природные пигменты, стероиды, изопреноиды, алкалоиды и др.). Низкомолекулярные С. п. выполняют в организме функции строительного материала при синтезе биополимеров, являются биорегуляторами (гормоны, медиаторы, витамины), средствами защиты (токсины, антибиотики) и химические коммуникации между организмами (феромоны и др.).

Исследование С. п. — одно из важнейших направлений современной биологии и химии, создающее основу для понимания биологических процессов на молекулярном уровне. Хотя многие С. п. использовались еще в глубокой древности (например, природный краситель пурпур, некоторые яды), современная история изучения С. п. началась в конце 18 — начале 19 вв. и явилась логическим следствием развития ятрохимии и интереса исследователей к составу живых организмов, химической природе биологически активных соединений, и биохимическими основами физиологических процессов. Первые успехи в выделении и очистке С. п. были достигнуты в работах К. Шееле (1769–85). В 1830–40 гг. 19 в. работами Ю. Либиха и его школы было установлено, что в состав пищевых продуктов входят белки, жиры и углеводы. Большой вклад в исследование С. п. внесли в 19 — начале 20 вв. М. Бертло, Л. Пастер, Э. Фишер, а из отечественных ученых — А. М. Бутлеров, А. Я. Данилевский, М. В. Ненцкий, В. С. Гулевич. В России исследования С. п. развивались на создавшихся с 1860-х гг. кафедрах медицинской и физиологической химии (в 1847 А. И. Ходневым был выпущен в Харькове первый учебник физиологической химии). В середине 20 в. в результате разработки новых методов выделения, очистки и анализа структуры сложных веществ (хроматография, электрофорез, изотопные индикаторы ионный обмен, оптическая, радио- и масс спектроскопия, рентгеноструктурный анализ) началось бурное развитие различных направлений в изучении С. п. Была выяснена пространственная структура многих белков, в том числе таких сложных, как миоглобин (Дж. Кендрю, 1957) и гемоглобин(М. Перуц, 1959), осуществлен синтез фермента рибонуклеазы (Р. Меррифилд, 1969), созданы методы синтеза нуклеотидов (А. Тодд, 1949—55) и нуклеиновых кислот, завершившиеся синтезом гена аланиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (Х. Корана, 1970). Благодаря работам Р. Робинсона (Великобритания), А. П. Орехова (СССР) и др. выяснено строение и осуществлен синтез многих алкалоидов. Значительные успехи достигнуты в области изучения строения и механизма действия ферментов (см., например, Лизоцим), антибиотиков (А. Флеминг, Х. Флори, Э.Чейн, Великобритания; З. Ваксман, США; М. М. Шемякин, СССР, и др.), витаминов (например, синтез витамина B₁₂ А. Вудвордом, 1970). С. п. — объект изучения классической биохимии и возникшей в середине 20 в. молекулярной биологии (рождение молекулярной биологии обычно связывают с установлением в 1953 Дж. Уотсоном и Ф. Криком пространственной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты). Изучение химической структуры С. п. составляет предмет самостоятельного раздела органической химии — химии природных соединений. Оформившаяся в 60-х гг. 20 в. в самостоятельную дисциплинубиоорганическая химия ставит своей основной задачей установление связей между структурой С. п. и их функцией в организме. Всё большее внимание учёных привлекает сравнительное изучение структуры и функции определенных классов С. п. на различных уровнях эволюции органического мира. Т. о., распространение С. п. в живой природе, их строение, пути биосинтеза, действие на организм в целом и на отдельные биохимические процессы — предмет комплексного изучения различных дисциплин, использующих математические, физические, химические и биологические методы. Освоены и разрабатываются методы промышленного получения витаминов, гормонов, аминокислот, антибиотиков и др. С. п. (см., например, Микробиологический синтез).

Исследования С. п. ведутся во многих научных учреждениях в СССР и за рубежом. В СССР эти исследования координируются Отделением биохимии, биофизики и химии физиологически активных соединений АН СССР. Систематически проводятся региональные и международные симпозиумы и конференции по различным аспектам изучения С. п. Результаты исследований по химии С. п. публикуются в СССР в журналах «Химия природных соединений» (Таш., с 1965), «Биоорганическая химия» (с 1975), «Журнал органической химии» (с 1965), «Антибиотики» (с 1956) и др. Успехи в этой области освещаются также в международном ежегоднике «Fortschritte der Chemie Organischer Naturstoffe» (W. — N. Y. — B. — HdIb., с 1938).

Лит.: Перспективы развития органической химии, пер. с англ., М., 1959; Молекулы и клерки, пер. с англ. в. 1–5, М., 1966–1970; Хохлов А. С., Овчинников Ю. А., Химические регуляторы биологических процессов, М., 1969; Финеан Дж., Биологические ультраструктуры, пер. с англ., М., 1970; Химия биологически активных природных соединений, под ред. Н. А. Преображенского и Р. П. Евстигнеевой, М., 1970; Fruton J. S., Molecules and life, N. Y., 1972.

В. К. Антонов.

Соединения реакции

Соедине'ния реа'кции, один из основных типов реакций химических, в результате которых из двух или большего числа индивидуальных веществ образуется одно новое, например MH₃ + HCl = NH₄CI. К С. р. относятся многие реакции рекомбинации атомов и радикалов (Н + Н = H₂, CH₃ + C₂H₅• = C₃H₈), реакции присоединения галогенов к ненасыщенным ароматическим соединениям (C₆H₆+ №Cl₂ = G₆H₆CI₆), восстановления (например, C₂H₄ + H₂= C₂H₆), комплексообразования и др. С. р. часто являются промежуточными стадиями сложных химических процессов.

Соединения (строит.)

Соедине'ния в строительных конструкциях служат для осуществления необходимой связи конструктивных элементов между собой, обеспечения надёжности строительной конструкции, её работы как единого целого в соответствии с требованиями эксплуатации и монтажа. С. применяют также для скрепления отдельных конструкций — в целях обеспечения жёсткости и пространственной работы сооружения, создания укрупнённых монтажных блоков и т.д. Различают С. заводские (осуществляемые в процессе изготовления конструкций на предприятиях строительной индустрии) и монтажные (выполняемые непосредственно на строительной площадке). Конструктивные решения и тип С. определяются величиной и характером передающихся через них усилий, материалом соединяемых элементов, а также условиями эксплуатации конструкции (сооружения).

В сборных железобетонных конструкциях для стыков балок, колонн, плит, панелей и др. применяют С. двух основных типов — железобетонные и металлические. В железобетонных С. передача усилий обеспечивается сваркой или т. н. перепуском стержней арматуры стыкуемых элементов (см. Арматура железобетонных конструкций) с последующим замоноличиванием стыка, в металлических С. — посредством монтажной сварки стальных закладных деталей, заанкеренных в стыкуемых элементах.