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Schiffsche Probe
Aldehyde reagieren mit den Aminogruppen der zunächst farblosen Fuchsinschwefligen Säure, einem Anlagerungsprodukt von schwefliger Säure an Fuchsin (s. u …
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Grundprinzip der Probe
Die schiffsche Probe ist eine chemische Nachweisreaktion für Aldehyde. Sie verwendet Fuchsinschweflige Säure, auch Schiffsches Reagenz genannt. Dieses Reagenz ist zunächst farblos, kann aber bei Reaktion mit Aldehyden wieder rosa bis violett werden. Damit zeigt die Probe das Vorhandensein bestimmter Aldehyde qualitativ an, also ohne genaue Mengenbestimmung.
Wichtig ist: Im Unterschied zur Fehlingschen Lösung und zum Tollens-Reagenz beruht die schiffsche Probe nicht auf der Reduktionswirkung der Aldehyde. Die Farbänderung entsteht durch eine Reaktion des Aldehyds mit dem Farbstoffsystem der Fuchsinschwefligen Säure.
Herstellung des Reagenzes
Das Schiffsche Reagenz wird hergestellt, indem man zu einer wässrigen Fuchsinlösung tropfenweise schweflige Säure, also eine wässrige Schwefeldioxidlösung, gibt, bis die rote Farbe des Fuchsins verschwunden ist. Alternativ kann schweflige Säure in situ aus Natriumhydrogensulfit-Lösung (NaHSO3) durch Ansäuern gebildet werden.
Die Entfärbung kommt dadurch zustande, dass sich das Schwefelatom der schwefligen Säure an das zentrale Kohlenstoffatom des Fuchsins bindet. Dadurch wird das mesomere Elektronensystem des Farbstoffs unterbrochen. Ein mesomeres Elektronensystem ist ein über mehrere Atome verteiltes Elektronensystem, das für die Farbe eines Farbstoffs wichtig sein kann. Durch die Unterbrechung verschiebt sich das Absorptionsmaximum in einen unsichtbaren Bereich; dieser Farbverlust wird als hypsochromer Effekt beschrieben.
Reaktionsmechanismus
Aldehyde reagieren mit den Aminogruppen der farblosen Fuchsinschwefligen Säure. Dabei wird die ursprüngliche sp2-Hybridisierung des zentralen Kohlenstoffatoms wiederhergestellt. Als sp2-Hybridisierung bezeichnet man eine bestimmte räumliche Anordnung von Bindungsorbitalen, die hier für das ausgedehnte Farbstoffsystem wichtig ist.
Durch diese Wiederherstellung entstehen wieder farbige Triphenylmethanfarbstoffe, die rosa bis violett erscheinen. Die Farbvertiefung beziehungsweise Verschiebung zu längeren Wellenlängen wird als bathochromer Effekt bezeichnet. Der genaue Mechanismus läuft über mehrere Zwischenstufen und wurde erst 1980 durch NMR-Spektroskopie aufgeklärt, nach Robins, Abrams und Pincock.
Nebenprodukte entstehen regelmäßig. Ein Grund ist, dass der eingesetzte Aldehyd auch mit schwefliger Säure konkurrierend reagieren kann, wobei Hydroxyalkylsulfonationen entstehen können, ähnlich wie bei der Bisulfit-Reaktion. Bei der Reaktion des Schiffschen Reagenzes mit Formaldehyd können je nach Reaktionsgemisch und Bedingungen mindestens 3 bis 6 verschiedene Verbindungen entstehen.
Selektivität
Die schiffsche Probe reagiert nicht mit allen Aldehyden oder aldehydhaltigen Stoffen. Laut Artikel verläuft die Reaktion nicht mit Zuckern und Glyoxal, nicht mit aromatischen Hydroxyaldehyden und nicht mit α,β-ungesättigten Aldehyden.
Diese Selektivität ist für die Auswertung wichtig: Ein negativer Nachweis bedeutet daher nicht automatisch, dass grundsätzlich keine aldehydähnliche Struktur vorhanden ist. Er kann auch daran liegen, dass der betreffende Stoff unter den Bedingungen der schiffschen Probe nicht passend reagiert.
Anwendungen und Beispiele
In Histologie und Pathologie wird die PAS-Färbung eingesetzt. Sie arbeitet mit Periodsäure und schiffscher Probe und kann Glykogen, Cellulose, neutrale Proteoglykane wie Glykosaminoglykane beziehungsweise Mucopolysaccharide, Mucoproteine und Glycoproteine anfärben.
Da die menschliche Haut Aldehyde enthält, entstehen bei Hautkontakt mit dem Reagenz ebenfalls farbige Flecken.
In der Analytik wird Fuchsinschweflige Säure auch zum qualitativen Nachweis flüchtiger Oxidationsmittel verwendet. Ein Beispiel ist Bromid, das zu Brom oxidiert und auf einem mit Schiffs Reagenz getränkten Filterpapier detektiert wird. Dabei wird die Sulfitgruppe zum Sulfat oxidiert und abgespalten; aus der farblosen Fuchsinschwefligen Säure entsteht farbiges Fuchsin.
In der Schulchemie wird der negative Verlauf der schiffschen Probe mit Glucose häufig so gedeutet, dass die Aldehyd-Gruppe der Glucose als intramolekulares Halbacetal gebunden ist und deshalb nicht mit der Fuchsinschwefligen Säure reagieren kann. Neuere Erkenntnisse zum Reaktionsmechanismus sprechen dagegen eher dafür, dass die Aldehydgruppe der Glucose durch konkurrierendes Hydrogensulfit blockiert wird.
Außerdem ist die Probe mit Fuchsinschwefliger Säure neben der Silberspiegel-Probe eine Möglichkeit, Aldehyde von Ketonen zu unterscheiden.
