Fehling'sche Lösung

Die Fehling-Probe dient zum Nachweis von Reduktionsmitteln, z. B. von Aldehyden und reduzierenden Zuckern.

Versuchsaufbau der Fehlingprobe: Im Reagenzglas befinden sich das Fehling-Reagenz sowie Fructose.

Zur Durchführung der Fehling-Probe verwendet man zwei Lösungen als Nachweisreagenzien, die nach Hermann Fehling als „Fehling I“ und „Fehling II“ bezeichnet werden.

Die hellblaue Fehlingsche Lösung I ist eine verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung. Die farblose Fehlingsche Lösung II ist eine alkalische Kaliumnatriumtartrat-Lösung. Der Zusatz von Glycerin vor dem Auffüllen mit Wasser verlängert die Haltbarkeit einer selbst angesetzten Lösung. Nach Zusammenführen gleicher Volumina beider Fehling-Lösungen besitzt das Fehling-Reagenz aufgrund der Komplexbildung der Cu(II)-Ionen mit den Tartrat-Ionen eine charakteristische, dunkelblaue Farbe. Nach Zugabe der Testsubstanz erfolgt in der Wärme die Reduktion der Kupfer(II)-Ionen erst zu gelbem Kupfer(I)-hydroxid (CuOH) und dann eine Umlagerung zu Kupfer(I)-oxid (Cu₂O).

Aldehyde werden nach Zugabe von Fehling-Reagenz zu Carbonsäuren oxidiert, während das Kupfersulfat (CuSO₄) zu Kupfer(I)-oxid (Cu₂O) reduziert wird und als rotbrauner Niederschlag ausfällt. Bei längerem Erhitzen oder bei einfacheren Aldehyden wie Formaldehyd oder Acetaldehyd kann auch elementares Kupfer entstehen.

Die Fehlingprobe – eine Redoxreaktion

Da die Oxidation der Probesubstanz durch Reduktion der Kupfer(II)-Ionen erfolgt, kann die Gesamtreaktion wie bei allen Redoxreaktionen in eine Oxidations- und Reduktionsreaktion zerlegt werden. Dabei wird im nachfolgenden Beispiel zur Vereinfachung nicht berücksichtigt, dass die Kupferionen eigentlich in einem Komplex mit Tartrat-Ionen (Kupfertartrat) vorliegen:

Oxidation:

$\mathrm{R\!-\!CHO + 2\,OH^{\operatorname{-}} \longrightarrow R\!-\!COOH + H_2O + 2\,e^{\operatorname{-}}}$

Da die Reaktion in alkalischer Umgebung stattfindet, wird die entstehende Carboxylgruppe durch Hydroxidionen zur Carboxylatgruppe im Sinne einer Säure-Base-Reaktion deprotoniert:

$\mathrm{R\!-\!COOH + OH^{\operatorname{-}} \longrightarrow R\!-\!COO^{\operatorname{-}} + H_2O}$

Reduktion:

$\mathrm{2\,Cu^{\operatorname{2+}} + 2\,OH^{\operatorname{-}} + 2\,e^{\operatorname{-}}\longrightarrow Cu_2O + H_2O}$

Redoxreaktion:

$\mathrm{2\,Cu^{\operatorname{2+}} + R-CHO + 5\,OH^{\operatorname{-}} \longrightarrow Cu_2O + R\!-\!COO^- + 3\,H_2O}$

Zu erwähnen ist an dieser Stelle, dass Ketone von der Fehlingschen Lösung nicht oxidiert werden. Der Nachweis erlaubt folglich eine Unterscheidung zwischen einem Keton und Aldehyd. Ketone mit einer der Carbonylgruppe benachbarten OH-Gruppe (alpha-Ketole) sprechen allerdings auf das Fehling-Reagenz an (z.B. durch Keto-Enol-Tautomerie); Reduktionsmittel ist hier das in alkalischer Lösung entstehende Endiolation.

Die Fehling-Reaktion mit reduzierenden Zuckern folgt im Allgemeinen nicht der oben gezeigten einfachen Stöchiometrie, da hierbei Oxidationsprodukte entstehen, die selbst reduzierend wirken (Ketoaldehyde, Hydroxy-Diketone) sowie Produkte von Retro-Aldolreaktionen).

Weitere Nachweisreaktionen für Aldehyde:

• Schiffsche Probe mit dem Schiffschen Reagenz
• Tollensprobe (Silberspiegel-Probe) mit dem Tollens-Reagenz
• Benedict-Reagenz