Do kłopotliwych zadań na tegorocznej maturze z chemii należy zadanie nr 29 z degradacją Ruffa. Wiele osób próbuje się odwoływać i nie rozumie, dlaczego ich odpowiedź została wyzerowana skoro odnoszą się do drugiego atomu węgla. Na początek przypomnijmy sobie treść zadania 29.
A teraz przyjrzyjmy się dwóm z nieuznanych odpowiedzi.
1. „W wyniku degradacji Ruffa D-glukozy zostaje usunięty 2 atom węgla wraz z podstawnikami, skutkuje powstaniem D-rabinozy. Taka sama sytuacja ma miejsce w przypadku degradacji Ruffa D-mannozy. D-glukoza i D-mannoza Różnią się między sobą tylko położeniem podstawników przy drugim atomie węgla, który zostaje usunięty.”
2. „D-glukoza i D-mannoza różnią się jedynie ułożeniem podstawników przy drugim atomie węgla (od góry), a w wyniku degradacji Ruffa o ten właśnie atom (i jego podstawniki) jest skrócony łańcuch aldoheksozy.”
Dlaczego te odpowiedzi nie zostały uznane i nie mogą być uznane?
Reakcje chemiczne to nie są jakieś czary. Wszystko musi się w jakiś sposób odbyć, przegrupować. Nazywamy to mechanizmem reakcji.
Zwróćmy teraz uwagę, że ta reakcja nazywa się DEGRADACJĄ. A nie jakąś delecją Ruffa. Gdyby ta reakcja zachodziła w taki sposób, że w jakiś magiczny sposób atom węgla nr 2 uległ usunięciu (wycięciu) wraz z ze swoimi podstawnikami (H i OH, razem daje to CH2O), to jednocześnie grupa karboksylowa musiałaby się zredukować do aldehydowej.
Jest to trochę dziwna sytuacja w obecności silnie utleniające ego układu: H2O2 + Fe2(SO4)3. To jakim cudem miałoby dojść do redukcji grupy karboksylowej?
Degradacja, czyli skrócenie łańcucha węglowego. Oznacza to, że odchodzi krańcowy atom węgla (lokant 1). Reakcję taką nazywamy dekarboksylacją, ponieważ usuwamy grupę karboksylową. Eliminowany jest dwutlenek węgla. A drugi atom węgla, mający przy okazji funkcję alkoholu (HO-C-H) - utlenia się do CHO. Poniżej przedstawiam 2 proponowane mechanizmy tej reakcji.
1)
2)
A właśnie wiele osób napisało o tej eliminacji drugiego atomu węgla. Bardzo wiele, sądząc po skali pytań. Nie, po prostu wyciągnęły błędny wniosek.
Ponadto z podobną reakcją możemy spotkać się w przypadku kwasu pirogronowego. Może on powstać z kwasu mlekowego poprzez utlenienie, a następnie kwas pirogoronowy ulega dekarboksylacji do aldehydu octowego. Jest to więc przypadek zbliżony do degradacji Ruffa.
I tutaj także drugi atom węgla nie został w magiczny sposób wycięty, tylko utleniony wraz z następczą dekarboksylacją. Porównajmy resztą ten ostatni rysunek z jednym z proponowanych mechanizmów degradacji Ruffa.
Czym te przypadki się różnią? Podstawnikiem R. W przypadku kwasu mlekowego jest nim grupa CH3, a w przypadku cukrów cała reszta cząsteczki zaczynająca się od trzeciego atomu węgla.
A zatem nasza degradacja może wyglądać tak:
Czy teraz już jest jasne, dlaczego odpowiedź dostała 0 punktów, a odwołanie w takich przypadkach nie ma sensu? I dlatego schemat oceniania zawiera taką uwagę:
