Nachweis von Aldehyden

Aldehyde sind oxidierbar, denn das H-Atom der Aldehygruppe kann durch eine Hydroxy-Gruppe ersetzt werden, dann entsteht eine Carbonsäure. Ketone dagegen haben kein H-Atom an der Carbonyl-Gruppe, so dass hier auch keine weitere Oxidation stattfinden kann (es sei denn durch Verbrennung, wobei dann Kohlendioxid und Wasser entstehen).

Die Nachweismethoden für Aldehyde beruhen in der Regel auf dieser Oxidierbarkeit der Aldehydgruppe. Als Oxidationsmittel werden dabei meistens Metall-Ionen eingesetzt, die während der Reaktion reduziert werden. Drei dieser Nachweismethoden sind besonders bekannt.

Die FEHLING-Probe

Bei der FEHLING-Probe werden die Aldehyde mit Hilfe von zweiwertigen Kupfer-Ionen oxidiert, die ihrerseits zu einwertigen Kupfer-Ionen reduziert werden.

Reaktionsschema für die Fehling-Probe mit einem Aldehyd und Cu2+-Ionen

Die zweiwertigen Kupfer-Ionen haben eine blaue Farbe, die einwertigen Kupfer-Ionen dagegen eine rote Farbe, so dass man am Farbumschlag von tiefblau nach orangerot gut erkennen kann, ob die Probe positiv verlaufen ist.

Erläuterungen zum Versuch

Sowohl Glucose wie auch Fructose reagieren positiv auf die Fehling-Probe, obwohl Fructose in der offenkettigen Form ja kein Aldehyd ist, sondern ein Keton. Bei der Stärke kann man eine leicht positive Reaktion beobachten, und bei Saccharose ist die Fehling-Probe negativ.

Die Erklärung für den positiven Aussfall der Fehling-Probe bei Fructose zeigt folgende Abbildung:

Umlagerung der Fructose zu Glucose

Die Fructose kann sich bei den erhöhten Temperaturen im Wasserbad relativ leicht zu Glucose umlagern. Die Glucose liefert dann die positive Reaktion.

In dem Stärke-Molekül finden sich an sich keine offenen Aldehyd-Gruppen, eigentlich sollte die Fehling-Probe daher negativ ausfallen. Wenn es dennoch zu einer leicht positiven Reaktion kommt, liegt das an der Einwirkung der Wärme-Energie des Wasserbades. Durch die Wärmeenergie wird die Stärke teilweise in kürzere Einheiten zerlegt, die dann freie Aldehydgruppen tragen.

Bei der Saccharose liegen beide Monosaccharid-Bausteine (Glucose und Fructose) in der Ringform vor, die Aldehydgruppe der Glucose ist also nicht frei zugänglich und kann daher nicht oxidiert werden. Gibt man allerdings eine Säure in die Saccharose-Lösung, bevor man die Fehling-Probe durchführt, erhält man auch hier eine positive Reaktion. Die Säure kann zu einer Hydrolyse der glycosidischen Bindung im Saccharose-Molekül führen, und die freigesetzten Monosaccharide führen dann zu einer positiven Fehling-Probe.

Die TOLLENS-Probe

Eine andere bekannte Nachweismethode ist die Silberspiegelprobe, bei der einwertige Silber-Ionen zu metallischem Silber reduziert werden.

Die Tollens-Probe beruht auf der Reduktion von Ag+-Ionen zu Ag-Atomen

Die SCHIFF-Probe

Diese Probe ist ein Nachweisverfahren speziell für Aldehyde. Sie zu erklären, wäre an dieser Stelle etwas zu aufwändig. Die Probe beruht nicht auf der Oxidation der Aldehyd-Gruppe. Bei der SCHIFF-Probe wird der rote Farbstoff Fuchsin mit Schwefelsäure versetzt, wobei sich ein komplexeres farbloses Molekül bildet, das Schwefel enthält. Gibt man nun einen Aldehyd zu diesem farblosen Stoff, verbinden sich zwei Aldehyd-Moleküle mit diesem farblosen Molekül. Es finden dann weitere komplexe Reaktionsschritte statt, die schließlich zu einem rot-violetten Molekül führen. Einzelheiten finden sich in der Wikipedia, in dem Praktikumsprotokoll auf www.chids.de oder auf der Seite der Uni Bayreuth.

Wie ich gerade auf der Seilnacht-Seite lese, sollte diese Probe an Schulen "aufgrund des krebserzeugenden Potenzials von Fuchsin" nicht mehr durchgeführt werden. Allerdings ist das das erste Mal, dass ich das höre.