Próba Trommera i Tollensa – aldehydy i ketony
Próbę Trommera i Tollensa wykorzystuje się w chemii organicznej jako narzędzia do identyfikacji grupy aldehydowej –CHO. Pozwalają one również dokonać rozróżnienia pomiędzy grupą aldehydową i ketonową. Aldehydy, w przeciwieństwie do ketonów, łatwo ulegają reakcji utleniania do kwasów karboksylowych. Różnica ta jest konsekwencją ich struktury: aldehydy posiadają atom wodoru w grupie –CHO, który może zostać usunięty podczas reakcji utleniania.
Próba Trommera
Odczynnikiem Trommera jest świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II), który przybiera postać niebieskiego, galaretowego osadu. W podwyższonej temperaturze będzie on pełnił rolę utleniacza, czyli utleni aldehyd (RCHO) do kwasu karboksylowego (RCOOH). Wodorotlenek miedzi natomiast, ulegnie redukcji do ceglastoczerwonego tlenku miedzi(I). Ketony, dają negatywną odpowiedź na próbę Trommera, zaobserwujemy pojawienie się czarnego osadu CuO, który powstanie w wyniku termicznego rozkładu wodorotlenku miedzi(II).
Przygotowanie odczynnika Trommera:
Reakcja Trommera:
Próba Tollensa
Reakcja Tollensa polega dokładnie na tym samym, czyli wykorzystuje redukujące właściwości grupy aldehydowej. W tym przypadku, odczynnikiem utleniającym jest świeżo sporządzony roztwór azotanu srebra z wodą amoniakalną (,,srebro amoniakalne”), gdzie srebro występuje w postaci wodorotlenku diaminasrebra(I), [Ag(NH3)2]OH. Jeżeli cząsteczka zawiera w swojej budowie grupę aldehydową, reakcja z odczynnikiem Tollensa daje po ogrzaniu srebrną powłokę na ściankach naczynia. Z tego też względu, próba ta znana jest pod nazwą próba lustra szklanego. Z ciekawostek, szklane bombki choinkowe można posrebrzyć, wykonując próbę Tollensa z niektórymi cukrami.
Przygotowanie odczynnika Tollensa:
Początkowo wytrąca się czarnobrunatny osad tlenku srebra(I). W miarę dodawania kolejnych porcji wody amoniakalnej osad ulega roztworzeniu, z utworzeniem wodorotlenku diaminasrebra(I).
Reakcja Tollensa:
Podsumowując, zarówno próba Trommera, jak i Tollensa stanowią proste testy chemiczne na wykrycie grupy aldehydowej. Wykorzystuje się je także jako narzędzie pozwalające na identyfikacje cukrów redukujących. Wszystkie aldozy są cukrami redukującymi, ponieważ zawierają aldehydową grupę karbonylową, dają więc pozytywny wynik w obu próbach. Należy jednak pamiętać, że niektóre ketozy również są cukrami redukującymi. Fruktoza, na przykład, redukuje odczynnik Tollensa, chociaż nie zawiera grupy aldehydowej. Dzieje się tak dlatego, że fruktoza łatwo izomeryzuje do aldolozy w warunkach zasadowych, poprzez szereg tautomerycznych przesunięć keto-enolowych.
Wynik próby Trommera i próby Tollensa dla kwasu mrówkowego jest opisany poniżej, w odpowiedzi do zadania 2.
Jak zapamiętać próbę Tollensa i Trommera?
Zadania
Zadanie 1.
W trzech probówkach umieszczono wodne roztwory: aldehydu mrówkowego (metanalu), acetonu (propanonu) oraz kwasu octowego (kwasu etanowego). Zaproponuj metodę ich rozróżnienia.
Przykładowe rozwiązanie:
Przy pomocy papierka uniwersalnego zidentyfikuj roztwór o pH kwasowym – będzie to roztwór kwasu octowego.
Pozostałe dwie probówki to roztwory metanalu oraz propanonu. Aby je rozróżnić należy wykonać próbę Trommera lub Tollensa – wynik pozytywny uzyskamy dla aldehydu, czyli metanalu.
Zadanie 2. – wynik próby Trommera i Tollensa dla kwasu mrówkowego
Kwas mrówkowy (metanowy) jako jedyny spośród kwasów karboksylowych posiada właściwości redukujące. Zapisz równania reakcji chemicznych, które obrazują przebieg próby Trommera i Tollensa z udziałem kwasu mrówkowego.
Przykładowe rozwiązanie i komentarz:
Komentarz: Właściwości redukujące kwasu mrówkowego wynikają z obecności w jego strukturze zarówno grupy karboksylowej jak i aldehydowej. Kwas mrówkowy posiada atom wodoru przyłączony bezpośrednio do grupy karboksylowej – konsekwencją takiej budowy, jest możliwość pełnienia przez niego roli reduktora w reakcjach chemicznych.
W przypadku próby Tollensa kwasu mrówkowego jej efekt można uznać za pozytywny – wytrąca się srebrnoczarny osad, chociaż nie powstaje lustro srebrowe. Anion mrówczanowy podczas próby Tollensa jest utleniany do anionu węglanowego:
Kwas mrówkowy, mimo tego, że ma właściwości redukujące, daje negatywny wynik próby Trommera. Po dodaniu go do świeżo strąconej zawiesiny Cu(OH)2 o odczynie zasadowym i ogrzaniu naczynia reakcyjnego powstaje czarny osad. W warunkach próby Trommera kwas mrówkowy przechodzi w anion mrówczanowy, natomiast osad wodorotlenku miedzi(II) nie roztwarza się, a ulega rozkładowi do CuO.
Rozwiązanie:
Zadanie 3.
Uzupełnij schemat reakcji oraz podaj nazwy systematyczne poszczególnych produktów.
Przykładowe rozwiązanie:
Komentarz: Pamiętaj, że odczynnik Tollensa i Trommera to utleniacze i możesz ich użyć w celu przekształcenia aldehydów w kwasy karboksylowe.