Traditionnellement, les composés clathrates font référence à des hôtes polymères contenant des invités moléculaires. Plus récemment, le terme se réfère à de nombreux hôtes moléculaires, y compris les calixarènes et les cyclodextrines et même certains polymères inorganiques tels que les zéolithes. Le minéral clathrate de silice naturel, le chibaite, a été décrit au Japon en 2008.
De nombreux clathrates sont dérivés de cadres organiques liés à l’hydrogène. Ces cadres sont préparés à partir de molécules qui « s’auto-associent » par de multiples interactions de liaison hydrogène. Les clathrates les plus célèbres sont les clathrates de méthane, dans lesquels le cadre lié à l’hydrogène est fourni par l’eau et les molécules invitées sont du méthane. De grandes quantités de méthane naturellement gelé sous cette forme existent à la fois dans les formations de pergélisol et sous le fond des océans. D’autres réseaux liés à l’hydrogène sont dérivés de l’hydroquinone, de l’urée et de la thiourée. Une molécule hôte très étudiée est le composé de Dianin.
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Les composés de Hofmann sont des polymères de coordination de formule Ni(CN)4-Ni(NH3)2. Ces matériaux cristallisent avec de petits invités aromatiques (benzène, certains xylènes), et cette sélectivité a été exploitée commercialement pour la séparation de ces hydrocarbures. Les cadres métallo-organiques (MOF) forment des clathrates.
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Des composés encagés sensibles à la photolyse ont été examinés en tant que conteneurs pour libérer un médicament ou un réactif.