斐林试剂法

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引言

斐林试剂法可以在某些有机官能团的存在下，借助如下所述的反应试剂进行。

• 具有游离C=O（羰基）基团，即醛或酮的碳水化合物可能表现为还原糖。

• 斐林试剂是CuSO₄、NaOH（强碱）和酒石酸钾钠的混合物，呈深蓝色。

• 用斐林试剂加热测试样品时，会发生氧化反应，酒石酸铜(II)络合物将醛氧化成羧酸。

• 铜(II)离子络合物发生还原反应，形成红色或黄色不溶性Cu₂O沉淀[亚铜(I)氧化物]。

• 酮的氧化可以形成短链酸。

• 当CuSO₄和NaOH在溶液中反应时，酒石酸根离子通过生成酒石酸铜(II)络合物来抑制不溶性Cu(OH)₂的形成。

• 这些络合物抑制黑色氧化铜的形成，并释放铜离子用于还原过程。

• 在没有还原糖的情况下加热斐林试剂会形成黑色氧化铜沉淀。

斐林试剂

在实验室中，斐林试剂法使用新配制的溶液，即斐林试剂进行。基本上，斐林试剂有两种形式，即斐林A液和斐林B液。

斐林A液由CuSO₄，即硫酸铜组成，呈液态，呈深蓝色。

斐林B液是酒石酸钾钠（罗谢尔盐）和氢氧化钠（NaOH）（强碱）的混合物。这是一种透明的液体溶液。

斐林A液和斐林B液分别新鲜配制后储存。之后，将斐林A液和B液混合制备斐林试剂的最终产品。混合时，斐林A液和B液的体积相同，因此形成深蓝色溶液。溶液的深蓝色是由于形成了酒石酸络合物的Cu²⁺离子。这里，溶液中酒石酸的四价阴离子充当螯合剂。

斐林试剂法在区分醛和酮化合物方面起着至关重要的作用。如果测试结果呈阳性，则证实存在醛；如果测试结果呈阴性，则表明不存在醛，可能是酮或任何其他不响应斐林试剂法的官能团。

图1：斐林试剂法的指示剂

步骤

斐林试剂法按照以下步骤进行：

图2：斐林试剂法

• 在一个空的干燥试管中加入测试样品。观察是否有红色沉淀形成。

• 在另一个试管中加入蒸馏水作为空白对照。观察是否有红色沉淀形成。

• 然后在含有样品和空白对照的两个试管中加入斐林试剂。观察是否有红色沉淀形成。

• 将试管放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热。观察是否有红色沉淀形成。

• 观察试管中的颜色变化。观察是否有红色沉淀形成。

结果

上述实验后，试管中会发生一些变化。如果形成砖红色，则表明结果呈阳性；如果颜色没有变化或仍然是蓝色，则表明结果呈阴性。

如果将斐林A液和B液混合并加热，由于斐林B液在溶液中占主导地位，它起着螯合剂的作用。如果测试样品溶液含有醛或糖化合物或任何螯合颗粒，则在加入斐林试剂后，颜色会变为砖红色。如果样品溶液中出现砖红色沉淀，则表明其中醛或还原糖基团占主导地位。因此，进行斐林试剂法的主要目的是确定还原糖。为了获得更好的结果和准确性，每次在进行下一步测试之前，都必须重新配制新鲜的斐林试剂。对于果糖、乳糖、葡萄糖等样品的斐林试剂法测试，总是显示阳性糖测试。

斐林试剂法的反应

RCHO + 2Cu²⁺ + 5OH⁻ → RCOO⁻ + Cu₂O + 3H₂O

上述反应发生在醛和铜(II)离子之间，因此形成了RCOO⁻（羧酸根离子）离子。

RCHO + 2Cu(C₄H₄O₆)₂²⁻ + 5OH⁻ → RCOO⁻ + Cu₂O + 4(C₄H₄O₆)²⁻ + 3H₂O

此反应显示在先前反应中加入酒石酸络合物后的颜色变化。

上述反应是氧化还原反应，在氧化还原反应完成后，铜(II)离子被还原为氧化亚铜，因此形成了不溶于水的砖红色沉淀。羧酸的钠(Na)盐保留在该溶液中。因此，砖红色沉淀的形成表明斐林试剂法测试结果呈阳性。

应用

斐林试剂法具有多种用途，其应用如下：

• 斐林试剂法的常用用途是检测含羰基化合物，即醛或酮的存在。醛被氧化并显示阳性测试结果，而酮（除α-羟基酮外）显示阴性测试结果。

• 斐林试剂法还主要用于测定单糖（单糖）和其他还原糖。因此，如果醛糖和酮糖中都存在单糖，则显示阳性结果。尽管由于试剂中存在碱，酮糖会转化为醛糖。

• 糖尿病患者会进行葡萄糖尿液测试，该测试使用斐林试剂法来鉴定患者是否患有糖尿病。

• 它也用于淀粉分解，淀粉分解成含有葡萄糖和麦芽糊精的糖浆。

• 斐林试剂法还可用于鉴定甲酸，其测试结果呈阳性。

结论

斐林试剂法是由德国科学家H. C. Von Fehling发现的。斐林试剂法主要用于鉴定含羰基的化合物，如醛、酮、碳水化合物、还原糖等。斐林试剂有两种，即A液和B液。斐林试剂仅由硫酸铜(II)、NaOH和酒石酸钠钾组成。

如果测试样品中存在任何糖、醛或酮基团，则溶液颜色会从深蓝色变为砖红色，表明结果呈阳性；如果颜色没有变化，则表示样品中不存在此类官能团，导致颜色没有明显变化，结果呈阴性。

常见问题

Q1. 谁发现了斐林试剂法？

A1. H. C. Von Fehling 发现的。

Q2. 什么是斐林A液？

A2. 硫酸铜(II)溶液被称为斐林A液。

Q3. 斐林B液中有哪些成分？

A3. 斐林B液中含有强碱，即氢氧化钠和酒石酸钾钠。

Q4. 如果测试样品化合物存在醛，会产生什么结果？

A4. 当深蓝色变为砖红色沉淀时，表明测试呈阳性，证实存在醛。

Q5. 列举斐林试剂法的三个用途。

A5.

• 用于区分醛和酮基团。

• 用于糖尿病患者的葡萄糖尿液测试。

• 用于测定碳水化合物（单糖或单糖）。

Q6. 斐林A液与斐林B液混合会发生什么？

当斐林A液与斐林B液混合时，会形成名为酒石酸铜(II)络合物的络合物，最终形成斐林试剂。