Wie kann man Aldosen und Ketosen unterscheiden?
Hey,
da ich die letzte Chemie Stunde nicht anwesend war, sitze ich gerade vor einem kleinen Dilemma. Wir sollen erklären, anhand von Fructose (Ketose) und Aldose (Glucose) wie man Aldosen und Ketosen von einander unterscheiden kann.
Nachdem ich mir die optische Struktur angeschaut habe, fiel mir auf, das die Doppelverbindung bei der Ketose nicht am 1. C Atom ist. Dennoch weiß ich genau, dass diese Antwort keinen Punkt, in der Klausur, geben wird. Deshalb frage ich euch, ob ihr mir vielleicht ein bisschen genauer erklären könnt, wie man eine Unterscheidung der beiden erklären bzw. aufschreiben kann.
Ich freue mich auf eure Antworten !
~Strike
4 Antworten
Moin,
strukturell unterscheiden sich die beiden Monosaccharide dadurch, dass Glucose eine Aldose ist (also in der offenkettigen Form am Carbonylkohlenstoff mit einem Wasserstoff- und einem Kohlenstoffatom verbunden ist; Aldehydgruppe), während Fructose zu den Ketosen gehört (bei denen am Carbonylkohlenstoff zwei weitere Kohlenstoffatome gebunden sind; Ketogruppe).
Chemisch unterscheidest du beide Substanzen wie folgt:
1. Die Seliwanow-Reaktion
Die Seliwanow-Probe weist Ketosen nach. Sie ergibt mit frisch zubereiteter Fructoselösung eine rote Verfärbung. Das funktioniert mit frisch zubereiteter Glucoselösung nicht. Nach längerer Zeit des Erwärmens ergibt sich höchstens eine leicht rötliche Verfärbung. Dies passiert, weil eine Keto-Endiol-Tautomerie dafür sorgt, dass sich Glucose in Fructose und Fructose in Glucose umlagern lässt. Deshalb funktioniert die Seliwanow-Reaktion nur mit frisch zubereiteten Lösungen.
2. GOD/POD-Test
Der GOD/POD-Test ist eine spezifische Nachweisreaktion für Glucose. Dabei reagieren Enzyme (Glucoseoxidase; GOD) in einem Polster auf dem Teststreifen mit der Glucose und oxidieren diese (letztlich) zu Gluconsäure. Dabei entsteht außerdem Wasserstoffperoxid, das mit Hilfe eines anderen Enzyms (Peroxidase; POD) zu Wasser reduziert wird. Das führt zu einer Verfärbung des Polsters von gelb zu grün. Das Grün ist umso intensiver (dunkler), je mehr Glucose in der Lösung vorhanden ist (quantitative Bestimmung).
Dieser Test funktioniert ausschließlich mit Glucose. Fructoselösungen ergeben ein negatives Ergebnis (keine Verfärbung). Aber wegen der bereits zuvor erwähnten Tautomerie dürfen auch bei diesem Test die Lösungen nicht alt sein.
3. Polarimetrie
Sowohl Glucose als auch Fructose sind optisch aktive Substanzen. Das heißt, sie drehen die Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht. Dabei hat eine frisch zubereitete [alpha-beta-]Glucoselösung einen spezifischen Drehwinkel von [alpha] = +52,5°, während eine entsprechende Fructoselösung den spezifischen Drehwinkel von [alpha] = –92,0° (–89,5°) aufweist. Du kannst also die beiden Zucker auch anhand dieser Drehwerte unterscheiden (sofern du ein Polarimeter zur Hand hast).
Für eine Unterscheidung nicht gut geeignet ist die Fehlingprobe. Zwar zeigt die Fehlingprobe leicht oxidierbare funktionelle Gruppen (wie beispielsweise die Aldehydgruppe) an, so dass man eigentlich erwarten könnte, dass sie mit nicht leicht oxidierbaren Gruppen wie einer Ketogruppe nicht funktionieren sollte, aber tatsächlich reagieren sowohl Glucose als auch Fructose fehlingpositiv (es bildet sich bei beiden Lösungen der typisch ziegelrote Niederschlag von Kupfer-I-oxid).
Das liegt aber eher nicht an der bereits mehrfach erwähnten Tautomerie (Umwandlung von Fructose in Glucose bzw. umgekehrt), sondern daran, dass unter den erwärmten alkalischen Bedingungen der Fehlingprobe die Fructose in zwei kleinere C3-Körper zerlegt wird, wobei einer davon Glycerinaldehyd ist, das sehr rasch mit dem Fehlingreagenz ein positives Ergebnis hervorruft. Deshalb reagiert Fructose oft sogar etwas schneller in der Fehlingprobe als Glucose. Aber dieser zeitliche Aspekt ist kein sicheres Unterscheidungsmerkmal.
Fazit: Die Fehlingprobe ist keine Unterscheidungshilfe, weil beide Zucker ein positives Ergebnis hervorbringen.
LG von der Waterkant
Experimentell können diese beiden Zucker durch die Fehling-Probe unterschieden werden. Aldosen zählen zu den reduzierenden Zuckern, Ketosen nicht.
Allerdings kann bspw. Fructose über die Lobry-de-Bruyn-van-Ekenstein-Umlagerung zu Glucose/Mannose werden und somit insbesondere bei längerem Erhitzen der Probe einen falsch-positiven Nachweis liefern.
Das C-Atom mit dem doppelt gebundenen Sauerstoff bildet eine Carbonylgruppe. Bei Aldosen handelt es sich beim C-Atom in der Carbonylgruppe um ein primäres C-Atom (wie bei Aldehyden), bei Ketosen um ein sekundäres C-Atom (wie bei Ketonen).
Ketosen=Ketogruppe (C=O(Doppelbindung) und dieses C ist an zwei weitere C verbunden, also zwei weitere C-Reste)
Aldosen= Aldehydgruppe (CHO, also C Doppelbindung zu O und eine Bindung zum H und eine Bindung zu einem Kohlenstoffrest)
Sorry, Rhenia, aber dieses Mal irrst du dich (wobei du sonst wirklich gute und hilfreiche Antworten gibst!).
Die Fehlingprobe ist kein Hilfsmittel, um speziell Glucose von Fructose sicher unterscheiden zu können. Beide Zucker liefern nämlich ein positives Ergebnis. Dabei reagiert Fructose oft (aber nicht immer) sogar etwas schneller als Glucose (es ist also auch nicht wahr, dass dies erst nach längerem Erhitzen geschieht). Dafür ist nämlich weniger die von dir angegebene Keto-Endiol-Tautomerie verantwortlich, sondern der Umstand, dass Fructose unter den Bedingungen der Fehlingprobe unter anderem zu Glycerinaldehyd zerlegt wird. Diese Aldotriose reagiert mit dem Fehlingreagenz schneller als Glucose. Wie auch immer, beide Zucker reagieren jedenfalls (zeitlich zumindest nicht gut unterscheidbar) fehlingpositiv, so dass diese Probe kein geeignetes Mittel zur Unterscheidung darstellt.
LG von der Waterkant