Fehling-Probe

Die 1848 von Hermann von Fehling veröffentlichte Nachweisreaktion ermöglichte die quantitative Bestimmung von Zucker im Urin zur Diagnose eines Diabetes mellitus. Inzwischen (2020) hat die Fehling-Probe keine diagnostische Bedeutung mehr.

Zur Durchführung der Fehling-Probe werden zwei Lösungen als Nachweisreagenzien verwendet:

• Fehling I: hellblaue, verdünnte Kupfer(II)-sulfat-Lösung; Cu(II)SO₄ · H₂O
• Fehling II: farblose Kaliumnatriumtartrat-Tetrahydrat-Lösung (Seignettesalz bzw. Salz der Weinsäure), KNaC₄H₄O₆ + 4 H₂O

Die beiden Fehling-Lösungen werden in gleichen Volumina gemischt. Das resultierende Fehling-Reagenz nimmt aufgrund der Komplexbildung der Kupfer-Ionen mit den Tartrat-Ionen eine dunkelblaue Farbe an:

• 2 [C₄H₄O₆]^2- + Cu²⁺ + 2 OH^- → [Cu(C₄H₃O₆)₂]^4- + 2 H₂O

Nach Zugabe der Testsubstanz wird die Aldehydgruppe des Reduktionsmittel zu einer Carboxygruppe oxidiert:

• R-CHO + 2 OH^- → R-COOH + H₂O + 2 e^-

Im basischen Milieu deprotoniert die Carboxygruppe zur Carboxylatgruppe:

• R-COOH + OH^- → R-COO^- + H₂O

Gleichzeitig werden die Kupfer(II)-Ionen zu gelbem Kupfer(I)-hydroxid oxidiert:

• 2 Cu²⁺ + 2 OH^- + 2 e^- → 2 CuOH

Anschließend wird Kupfer(I)-hydroxid zu Kupfer(I)-oxid dehydratisiert:

• 2 CuOH → Cu₂O + H₂O

Kupfer(I)-oxid fällt dabei als rotbrauner Niederschlag aus. Das Reaktionsgleichgewicht steht fast vollständig auf Seiten der Carbonsäure, sodass weitere Zuckermoleküle aus der Halbacetalform in die offenkettige Aldehydform überführt werden, bis die Reaktion fast vollständig abgelaufen ist.

Die Redoxreaktion kann wie folgt zusammengefasst werden:

• 2 Cu²⁺ + R-CHO + 5 OH^- → Cu₂O + R-COO^- + 3 H₂O

Die Fehling-Probe mit reduzierenden Zuckern folgt jedoch nicht oben genannter Stöchiometrie, da bei der Reaktion Oxidationsprodukte entstehen, die selbst weiter reduzierend wirken.

Die Fehling-Probe ist positiv bei Aldehyden, jedoch negativ bei Ketonen, da diese durch die Fehling-Lösung nicht oxidiert werden. Eine Ausnahme stellen α-Hydroxyketone (z.B. Fructose) dar, die in alkalischer Lösung aufgrund von Endiolat-Ionen (Keto-Endiol-Tautomerie) reduzierend wirken und somit zur Ausfällung von Kupfer(I)-oxid führen.

Bei Saccharose fällt die Fehling-Probe negativ aus, da die 1,2-glykosidische Bindung der Aldehydgruppe eine reduzierende Wirkung verhindert.

siehe auch: Benedict-Reaktion, Schiff'sche Base, Tollens-Reagenz