Saggio di Fehling

Le aldeidi e i chetoni sono due classi di composti organici caratterizzati dallo stesso gruppo funzionale, il carbonile, cioè un atomo di ossigeno legato con un doppio legame ad un atomo di carbonio. La differenza sta nella posizione: se il gruppo carbonile è terminale (o primario), cioè se l'atomo di carbonio carbonilico è legato almeno ad un atomo di idrogeno, il composto è un'aldeide; se il gruppo carbonile è secondario (in mezzo alla catena), cioè se l'atomo di carbonio carbonilico è legato ad altri due atomi di carbonio, il composto è un chetone.
Perché assegnare due nomi diversi a composti distinti da una differenza tanto piccola?
Il motivo è che questa piccola differenza causa una grande differenza nelle reazioni che questi composti possono subire: il legame carbonio - idrogeno, presente sull'atomo di carbonio carbonilico delle aldeidi, si può rompere con più facilità rispetto al legame carbonio - carbonio presente sull'atomo di carbonio carbonilico dei chetoni. Per questo le aldeidi possono essere facilmente ossidate ad acidi carbossilici, mentre per ossidare i chetoni bisogna ricorrere a condizioni molto più estreme (bruciarli, ad esempio), e difficilmente il prodotto sarà un acido carbossilico.
Il saggio di Fehling sfrutta proprio questa differente reattività per distinguere queste due classi di composti.

Durata: 15'

Scopo:

Individuare la presenza di zuccheri riducenti, o distinguere aldeidi da chetoni.

Teoria:

Il gruppo carbonilico C=O può essere primario, cioè ad un'estremità della catena di atomi di carbonio, oppure secondario, cioè legato ad altri due atomi di carbonio. Nel primo caso il composto è un'aldeide, nel secondo caso un chetone.

Il gruppo carbonilico delle aldeidi si ossida facilmente a gruppo carbossilico, mentre il gruppo carbonilico dei chetoni si ossida molto più difficilmente. In particolare, in ambiente basico, il gruppo carbonilico delle aldeidi può ossidarsi riducendo gli ioni Cu²⁺ a ossido rameoso Cu₂O, reazione che invece non avviene con un chetone.

Il saggio di Fehling si basa su questa reazione: poiché gli ioni Cu²⁺ hanno un colore azzurro, mentre l'ossido rameoso è un solido insolubile rosso mattone, un cambiamento di colore è indice della presenza di un gruppo carbonilico aldeidico.
Per evitare che, in ambiente basico, gli ioni Cu²⁺ precipitino sotto forma di idrossido rameico, insolubile, nella soluzione sono presenti ioni tartrato che complessano gli ioni Cu²⁺ mantenendoli in soluzione.
In realtà, non tutti i chetoni sono incapaci di ridurre gli ioni rameici: gli alfa-idrossichetoni, in ambiente basico, possono tautomerizzare in enedioli, e l'enediolo a sua volta può tautomerizzare riformando il gruppo carbonilico in posizione diversa da quella di partenza. In questo modo il gruppo carbonilico si può spostare nella molecola, fino, eventualmente, ad assumere una posizione terminale, e quindi formare un'aldeide, che reagisce con gli ioni rameici.
La maggior parte dei monosaccaridi, nella loro forma aperta, presentano un gruppo carbonilico: sono quindi aldeidi o alfa-idrossichetoni, e riducono gli ioni rameici a ossido rameoso. In alcuni disaccaridi (come il saccarosio) o polisaccaridi, invece, il gruppo carbonilico è stato modificato per formare il legame tra i monosaccaridi che compongono la molecola: in questo caso la molecola non sarà in grado di ridurre gli ioni rameici a ossido rameoso. Altri disaccaridi, come il lattosio, hanno almeno un gruppo carbonilico non impegnato a formare il legame tra i monomeri: in questo caso daranno risultato positivo al saggio di Fehling.
Gli zuccheri che danno risultato positivo, cioè che sono in grado di ridurre gli ioni rameici a ossido rameoso, si dicono zuccheri riducenti, quelli che danno risultato negativo si dicono zuccheri non riducenti.

Materiale:

• Sostanza da analizzare (aldeide o chetone, carboidrati, alimenti)
• Reattivo di Fehling A
• Reattivo di Fehling B

Strumenti:

• 2 pipette tarate da 1 mL
• Pipetta Pasteur (se la sostanza da analizzare è liquida)
• Spatola (se la sostanza da analizzare è solida)
• Provetta e portaprovette
• Bagno termostatico con portaprovette

Procedimento:

1. Versare in una provetta 1 mL di reattivo di Fehling A.
2. Aggiungere 1 mL di reattivo di Fehling B.
3. Agitare. La soluzione deve essere blu e limpida.
4. Aggiungere alcune gocce o una punta di spatola della sostanza da analizzare.
5. Agitare e lasciare in bagno termostatico a 60° C per alcuni minuti.
6. Osservare il colore della provetta.

Risultato:

Se la sostanza da analizzare contiene gruppi aldeidici, o gruppi alfa-idrossichetonici che per tautomeria possono diventare aldeidici, si dovrebbe formare un precipitato rosso mattone di ossido rameoso. In caso contrario la soluzione dovrebbe rimanere blu scura e limpida.

Commenti:

Come sostanze da analizzare si possono scegliere un composto con gruppo aldeidico e uno con gruppo chetonico (ad esempio glucosio e acetone), oppure uno zucchero riducente e uno non 

Consigli di sicurezza:

Il reattivo di Fehling B contiene idrossido di sodio ed è corrosivo, occorre maneggiarlo con guanti e occhiali protettivi.

Il reattivo di Fehling A contiene ioni rameici, che possono essere tossici per l'ambiente; non deve essere smaltito nel lavandino.

Bibliografia:

• H. Fehling (1849). "Die quantitative Bestimmung von Zucker und Stärkmehl mittelst Kupfervitriol". Annalen der Chemie und Pharmacie 72 (1): 106–113.
• R. J. Lancashire (2000). Fehling's test for reducing sugars. University of the West Indies.