Х імічна будова та властивості

Хімічна назва кофеїну — 1,3,7-триметил-ксантин. В лужному середовищі (при pH>9), перетворюється в кофеїдин C7H12N4O. По будові та фармакологічним властивостям кофеїн близкий до теоброміну та теофілліну; всі три алкалоїди відносяться до группи метилксантинів. Кофеїн краще діє на ЦНС, а теофіллін і теобромін — в якості стимуляторів серцевої діяльності і легких сечегінних засобів.

Кофеїн, як і інші пуринові алкалоїди, при нагріванні з реактивом Несслера утворює червоно-бурий осад, на відміну від теоброміна, який дає в таких умовах світло-коричневе забарвлення. Реактив Неслера

Реактив Неслера — лужний водний розчин дигідрата тетрайодомеркурата(II) калія K2[HgI4]*2H2O.

При взаємодії з аміаком NH3 та гуанідинами утворює червоно-коричневий осад йодида оксодимеркурамонія [OHg2NH2]I або йодида дийоддимеркураммонія [I2Hg2NH2]I, з органічними відновниками (наприклад з первинними та вторинними спиртами, альдегідами) — чорний осад металічної ртуті (ртуть утворюється в дрібнодисперсному вигляді).

Застосовується для якісного виявлення вищевказаних речовин, а також для колориметричного виявлення невеликих кількостей (приблизно 0,001 % по обєму) аміака. Запропонований до застосування німецьким хіміком Юліусом Неслером в 1868 році.

Реактив Неслера зберігають в темній склянці з притертою пробкою в холодному місці. Реактив має бути безбарвним.

Реактив Неслера містить ртуть і тому отруйний. Він не має потрапляти на харчові продукти та шкіру.

Фізичні властивості кофеїну

Білі гольчасті кристали горьковатого смаку, без запаху. Добре розчиннний в хлороформі, погано - в холодній воді (1:60), легко — в гарячій (1:2), погано розчинний в этанолі (1:50). Розчини мають нейтральну реакцію; стерилізують при +100 °C на протязі 30 хв. Т пл. 234 °C.

Фармакологія

У малих дозах надає стимулюючу дію на нервову систему. При тривалому застосуванні може викликати слабку залежність - теїзм (захворювання). У великих дозах викликає виснаження, а в дозі 150-200 мг на кілограм маси тіла (80-100 чашок кави за обмежений проміжок часу) - смерть. Під впливом кофеїну прискорюється серцева діяльність, підвищується кров'яний тиск, приблизно на 40 хвилин злегка поліпшується настрій за рахунок вивільнення дофаміну, але через 3-6 годин дію кофеїну проходить: з'являється втома, млявість, зниження працездатності.

Фізіологічні особливості дії кофеїну на ЦНС, що були вивчені вченим Павловим і його співробітниками, показали, що кофеїн підсилює і регулює процеси збудження в корі головного мозку; у відповідних дозах він посилює позитивні умовні рефлекси і підвищує рухову активність. Стимулююча дія призводить до підвищення розумової та фізичної працездатності, зменшення втоми і сонливості. Однак, великі дози можуть призвести до виснаження нервових клітин. Дія кофеїну (як і інших психостимулюючих засобів) значною мірою залежить від типу вищої нервової діяльності; тому дозування кофеїну має здійснюватися з урахуванням індивідуальних особливостей нервової діяльності. Кофеїн послаблює дію снодійних і наркотичних засобів, підвищує рефлекторну збудливість спинного мозку, збуджує дихальний та судиноруховий центри. Серцева діяльність під впливом кофеїну посилюється, скорочення міокарда стають більш інтенсивними і частішають. При колаптоїдних і шокових станах артеріальний тиск під впливом кофеїну підвищується, при нормальному артеріальному тиску істотних змін не спостерігається, так як одночасно з порушенням судинного центру та серця під впливом кофеїну розширюються кровоносні судини скелетних м'язів та інших областей тіла (судини головного мозку, серця, нирок), однак судини органів черевної порожнини (крім нирок) звужуються. Діурез під впливом кофеїну дещо посилюється, головним чином у зв'язку із зменшенням реабсорбції електролітів у ниркових канальцях.

Кофеїн знижує агрегацію тромбоцитів. Під впливом кофеїну відбувається стимуляція секреторної діяльності шлунка. За сучасними даними, в механізмі дії кофеїну істотну роль грає його пригнічуючий вплив на фермент фосфодіестеразу, що призводить до внутрішньоклітинного накопичення циклічного аденозинмонофосфату (цАМФ). Циклічний АМФ розглядається як медіаторна речовина (вторинний медіатор), за допомогою якого здійснюються фізіологічні ефекти різних біогенних лікарських речовин. Під впливом циклічного АМФ посилюються процеси глікогенолізу, стимулюються метаболічні процеси в різних органах і тканинах, у тому числі в м'язовій тканині і в ЦНС. Вважають, що стимуляція кофеїном шлункової секреції теж пов'язана зі збільшенням вмісту циклічного АМФ у слизовій оболонці шлунка. У нейрохімічному механізмі стимулюючої дії кофеїну важливу роль відіграє його здатність зв'язуватися зі специфічними «пуриновими», або аденозиновими рецепторами мозку, ендогенним лігандом яких є пуриновий нуклеозид - аденозин. Структурна подібність молекули кофеїну і аденозину сприяє цьому. Оскільки аденозин розглядається як чинник, що зменшує процеси збудження у мозку, заміщення його кофеїном призводить до стимулюючого ефекту. При тривалому застосуванні кофеїну можливе утворення в клітинах мозку нових аденозинових рецепторів, і дія кофеїну поступово зменшується. Разом з тим при раптовому припиненні введення кофеїну, аденозин займає всі доступні рецептори, що може призвести до посилення гальмування з явищами втоми, сонливості, депресії та ін.