Koffein | |||
---|---|---|---|
| |||
Tábornok | |||
Szisztematikus név |
1,3,7-trimetil-1H-purin-2,6(3H,7H)-dion | ||
Hagyományos nevek |
1,3,7-trimetil- xantin , guaranin , koffein, matein, metil-teobromin, thein |
||
Chem. képlet | C 8 H 10 N 4 O 2 | ||
Patkány. képlet | C 8 H 10 N 4 O 2 | ||
Fizikai tulajdonságok | |||
Állapot | színtelen vagy fehér kristályos szilárd anyag, szagtalan | ||
Moláris tömeg | 194,19 g/ mol | ||
Sűrűség | 1,23 g/cm³ | ||
Termikus tulajdonságok | |||
Hőfok | |||
• olvadás | 234 °C | ||
• szublimáció | 180 °C | ||
Kémiai tulajdonságok | |||
Sav disszociációs állandó | tizennégy | ||
Szerkezet | |||
Dipólmomentum | 3,64 D | ||
Osztályozás | |||
Reg. CAS szám | 58-08-2 | ||
PubChem | 2519 | ||
Reg. EINECS szám | 200-362-1 | ||
MOSOLYOK | C[n]1cnc2N(C)C(=O)N(C)C(=O)c12 | ||
InChI | InChI=1S/C8H10N4O2/c1-10-4-9-6-5(10)7(13)12(3)8(14)11(6)2/h4H,1-3H3RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | EV6475000 | ||
CHEBI | 27732 | ||
ChemSpider | 2424 | ||
Biztonság | |||
Korlátozza a koncentrációt | 0,5 mg/m³ (a GOST 12.1.005-76 szerint) | ||
LD 50 | 120-149,442 mg/kg (egerek, szájon át) | ||
Toxicitás | magas | ||
EKB ikonok | |||
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve. | |||
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
Koffein | |
---|---|
Kémiai vegyület | |
Bruttó képlet | C 8 H 10 N 4 O 2 |
CAS | 58-08-2 |
PubChem | 2519 |
gyógyszerbank | 00201 |
Összetett | |
Osztályozás | |
ATX | N06BC01 |
Más nevek | |
thein, mateine, koffein, guaranin | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A koffein (más néven mateine [1] , theine [1 ] , guaranine [ 1] [2] ) egy purin alkaloid , színtelen vagy fehér keserű kristályok. Ez egy pszichoaktív anyag , amely a kávéban , teában , matében , energiaitalokban és számos üdítőitalban található . Gyógyszerkészítményekben is szerepel [3] .
Кофеин содержится в растениях: кофе [4] [5] , чайных листьях [ 3 ] [ 5] , [ тубах какао [3 ] [ тугра , 3] кофа 6 ] листьях па[ pontosítás ] , kóla [9] és néhány más.
Állatokban és emberekben a koffein serkenti a központi idegrendszert , fokozza a szívműködést, gyorsítja a pulzust , tágítja az ereket (főleg a vázizmok ereit, az agyat (szűkíti az agyi artériák lumenét), a szívet, a veséket), fokozza a vizeletürítést . , csökkenti a vérlemezke -aggregációt (egyes esetekben azonban ellentétes hatások figyelhetők meg). Ennek az az oka, hogy a koffein blokkolja a foszfodiészteráz enzim működését , amely lebontja a cAMP -t, ami felhalmozódik a sejtekben. A cAMP egy másodlagos közvetítő , amelyen keresztül különböző fiziológiailag aktív anyagok, elsősorban az adrenalin hatását fejtik ki . Így a cAMP felhalmozódása adrenalin-szerű hatásokhoz vezet.
В медицине кофеин применяется в составе средств от головной боли , при мигрени , как стимулятор дыхания и сердечной деятельности при простудных заболеваниях , для повышения умственной и физической работоспособности, для устранения сонливости [10] .
A koffeint 1819-ben fedezték fel, és Ferdinand Runge német kémikus nevezte el [11] .
A koffeint először Pierre Pelletier és Joseph Cavantoux izolálta tiszta formájában 1828-ban. 1832-ben összetételét F. Wehler és H. G. Pfaff alakította ki J. Liebiggel .
1827-ben M. Oudry egy új alkaloidot izolált tealevelekből, és theinnek nevezte el. 1838-ban Jobst és G. J. Mulder bebizonyította a thein és a koffein azonosságát.
A koffeinmolekula kémiai szerkezetét a 19. század vége felé G. E. Fisher tisztázta , aki egyben az első, aki mesterségesen szintetizálta a koffeint. 1902-ben ezért a munkájáért többek között kémiai Nobel-díjat kapott [12] .
A koffein kémiai neve 1,3,7- trimetil -xantin . Lúgos környezetben ( pH > 9) koffeidinné C 7 H 12 N 4 O alakul. Szerkezetében és farmakológiai tulajdonságaiban a koffein közel áll a teobrominhoz és a teofillinhez ; mindhárom alkaloid a metilxantinok csoportjába tartozik . A koffein jobban hat a központi idegrendszerre , a teofillin és a teobromin pedig szívstimulánsként és enyhe vizelethajtóként .
A koffein, más purinalkaloidokhoz hasonlóan , pozitív murexid reakciót ad; Nessler-reagenssel melegítve a koffein vörösesbarna csapadékot képez, ellentétben a teobrominnal , amely ilyen körülmények között világosbarna színt ad.
Fehér tű alakú, keserű ízű , szagtalan kristályok . Kloroformban jól oldjuk , hideg vízben (1:60) rosszul oldjuk , melegben (1:2) könnyen, etanolban (1:50) alig oldjuk . A megoldások semlegesek; sterilizálva +100 °C-on 30 percig. T pl. 234 °C.
Mikrodózisokban a koffein serkentő hatással van az idegrendszerre . Hosszan tartó használat esetén gyenge függőséget - teizmust - okozhat . Nagy dózisban kimerültséget okoz, testtömeg-kilogrammonként 150-200 mg-os adagban (80-100 csésze kávé korlátozott ideig, egyéntől, a szervezet élettani tulajdonságaitól függően 1-2 óra). ) - halál [13][ adja meg ] . Koffein hatására felgyorsul a szívműködés, emelkedik a vérnyomás, a dopamin felszabadulása miatt körülbelül 40 percre javul a hangulat , de 3-6 óra elteltével a koffein hatása megszűnik: fáradékonyság, levertség, munkaképesség csökkenés.
A koffein központi idegrendszerre gyakorolt hatásának fiziológiai jellemzőit I. P. Pavlov és munkatársai tanulmányozták , akik kimutatták, hogy a koffein fokozza és szabályozza a gerjesztési folyamatokat az agykéregben ; megfelelő dózisban fokozza a pozitív kondicionált reflexeket , mint például: memória, koncentráció, reakciósebesség és növeli a motoros aktivitást. A stimuláló hatás a szellemi és fizikai teljesítőképesség növekedéséhez, a fáradtság és az álmosság csökkenéséhez vezet. Nagy adagok azonban az idegsejtek kimerüléséhez vezethetnek. A koffein (valamint más pszichostimulánsok) magasabb idegi aktivitásra gyakorolt hatása nagymértékben függ az idegrendszer típusától. Ezért a koffein adagolását az idegi aktivitás egyéni jellemzőinek figyelembevételével kell meghatározni. Collaptoid és sokkos állapotban koffein hatására az artériás nyomás megemelkedik, normál artériás nyomás mellett nem figyelhető meg jelentős változás, mivel a vazomotoros központ és a szív izgalmával egyidejűleg koffein hatására a csontváz erei az izmok és a test más területei kitágulnak (agy, szív, vese erek), azonban a hasi szervek (a vesék kivételével) erei szűkülnek. A koffein hatására a diurézis valamelyest növekszik, főként a vesetubulusokban az elektrolitok visszaszívódásának csökkenése miatt .
A koffein csökkenti a vérlemezke- aggregációt .
A koffein hatására a gyomor szekréciós aktivitása stimulálódik .
A modern adatok szerint a koffein hatásmechanizmusában a foszfodiészteráz enzimre gyakorolt gátló hatása játszik jelentős szerepet , ami a ciklikus adenozin-monofoszfát (cAMP) intracelluláris felhalmozódásához vezet . A ciklikus AMP-t közvetítő anyagnak (szekunder mediátornak) tekintik , melynek segítségével különböző biogén gyógyászati anyagok élettani hatásait fejtik ki. Úgy gondolják, hogy a gyomorszekréció koffein általi stimulálása a gyomornyálkahártya ciklikus AMP-tartalmának növekedésével is összefügg (lásd még Theophylline , Cimetidine ).
A koffein stimuláló hatásának neurokémiai mechanizmusában fontos szerepet játszik az a képessége, hogy kötődjön az agy specifikus " purin " vagy adenozin receptoraihoz , amelyek endogén agonistája a purin nukleozid - adenozin . Ehhez hozzájárul a koffein és az adenozin molekula szerkezeti hasonlósága . Mivel az adenozint az agyban a gerjesztési folyamatokat csökkentő tényezőnek tekintik, koffeinnel való helyettesítése stimuláló hatáshoz vezet. A koffein hosszan tartó használata esetén az agysejtekben új adenozin receptorok képződése lehetséges, és a koffein hatása fokozatosan csökken. A koffeinhasználat hirtelen abbahagyásával azonban az adenozin az összes rendelkezésre álló receptort elfoglalja, ami fokozott gátláshoz vezethet fáradtság, álmosság , depresszió stb. tüneteivel .
A koffein serkentő tulajdonságai és a tőle való fizikai függőség miatt sokan fogyasztanak koffeintartalmú ételeket (italokat), hogy élénkítsék őket. A kávét leggyakrabban reggel isszák, hogy gyorsan helyreállítsák az erőnlétet alvás után. A teát (fekete, zöld) a nap bármely szakában inni, általában étkezés után. Mivel a teát gyakran ízlelés céljából vagy szomjúság oltására isszák, olyan koffeinmentes teákat állítanak elő, amelyek nem rendelkeznek azzal a (néha nemkívánatos) központi idegrendszert serkentő és vérnyomásemelő tulajdonsággal. Koffeinmentes kávét is gyártanak .
A gyógyászatban a koffeint (és a koffein-nátrium-benzoátot) fertőző és egyéb betegségekre használják, amelyek a központi idegrendszer és a szív- és érrendszer működésének lehangolásával járnak, valamint gyógyszer- és egyéb, a központi idegrendszert elnyomó mérgek mérgezése esetén. agyi erek görcseivel ( migrénnel stb.), a szellemi és fizikai teljesítmény javítására, az álmosság megszüntetésére. A koffeint gyermekeknél enuresisre is használják .
A koffeint vízhajtóként is használják .
A koffein a legtöbb "energiaital" hatóanyaga (a legtöbb ilyen ital 250-350 mg/l-t tartalmaz, de egyes energiaitalok, különösen a sportolók számára készültek, tízszer több koffeint tartalmazhatnak) [14] .
A koffein az „energiás rágógumik” összetevője (a legtöbbjük 50-75 mg-ot tartalmaz, de egyes STAY ALERT® energiarágógumik, különösen azok, amelyeket az Egyesült Államok hadseregének [15] gyártanak , akár 100 mg koffeint is tartalmaznak).
A kávé koffeintartalma 380-650 mg/l, az instant kávéban - 310-480 mg/l, az Espresso kávéban - 1700-2250 mg/l. A tea koffeintartalma meglehetősen széles tartományban változik - akár 5-6-szoros is lehet egy száraz levélben - a teacserje fajtájától és korától, a begyűjtési időtől, az erjesztés időtartamától és egyéb tényezőktől függően [18] . A főzött teában a koffeintartalom nagymértékben függ a főzés módjától (időtartam, vízhőmérséklet), és többször is eltérhet [18] [19] . A legtöbb esetben a főzött tea koffeintartalma 180-420 mg/l között van [20] [21] . A koffeinmentes termékek továbbra is tartalmaznak koffeint, de csökkentett mennyiségben. Így például a fekete koffeinmentes tea általában 8-42 mg koffeint tartalmaz 1 liter italonként [20] . A koffeinmentesítési folyamat jellemzően a koffein 94-98%-át eltávolítja a kávéból [ 22 ] .
A koffein pszichostimuláló hatása azon a képességén alapul, hogy elnyomja a központi adenozin receptorok (A1 és A2) aktivitását az agykéregben és a központi idegrendszer kéreg alatti képződményeiben. Mostanra kimutatták, hogy az adenozin (az ATP-anyagcsere közbenső terméke) a központi idegrendszerben neurotranszmitter szerepét tölti be, agonisztikusan hatva a neuronok citoplazmatikus membránjain elhelyezkedő adenozinreceptorokra. Az I. típusú adenozin receptorok (A1) adenozin általi gerjesztése a cAMP képződés csökkenését okozza az agysejtekben, ami végső soron funkcionális aktivitásuk gátlásához vezet.
Az A1-adenozin receptorok blokkolása hozzájárul az adenozin gátló hatásának megszűnéséhez, ami klinikailag a szellemi és fizikai teljesítmény növekedésében nyilvánul meg.
A koffein azonban nem csak az agy A1-adenozin receptorait blokkolja szelektíven, hanem az A2-adenozin receptorokat is. Az A2-adenozin receptorok koffein általi blokkolása segít a D2-dopamin receptorok funkcionális aktivitásának helyreállításában , ami szintén hozzájárul a gyógyszer pszichostimuláló hatásához.
A központi idegrendszer oldaláról: izgatottság, szorongás, remegés (remegő kéz- és lábujjak), szorongás, fejfájás , szédülés , görcsök , fokozott reflexek , fokozott izomtónus , tachypnoe , álmatlanság ; hirtelen törléssel - a központi idegrendszer fokozott gátlási folyamatai (fáradtság és álmosság).
A gyomor-bél traktusból : hányinger, hányás, gyomorfekély súlyosbodása .
Со стороны сердечно-сосудистой системы: усиленное сердцебиение, тахикардия, аритмия, повышение артериального давления.
hányinger és hányás, néha vérrel; fülzúgás, epilepsziás rohamok (akut túladagolással - tónusos-klónusos görcsök ).
A napi 300 mg -ot meghaladó dózisú koffein (beleértve a kávéfogyasztás hátterét is - több mint 4 csésze 150 ml-es természetes kávé) szorongást, fejfájást, remegést, zavartságot, extraszisztolát okozhat .
A koffein, más központi idegrendszeri stimulánsokhoz hasonlóan, ellenjavallt túlzott izgatottság, álmatlanság , súlyos magas vérnyomás és érelmeszesedés , a szív- és érrendszer szerves megbetegedései , időskori és zöldhályog esetén .
Feltételezték, hogy a koffein nagy dózisban vagy krónikus visszaélésben pszichózist válthat ki egészséges egyénekben, vagy súlyosbíthatja a már meglévő pszichózist skizofrén betegekben [23] [24] [25] .
Кофеин, теобромин , теофиллин в высоких дозах при хроническом употреблении может привести к истощению нервной системы , что может стать основой для последующего психоза [26] .
A delírium leggyakrabban leírt előfordulása koffein túladagolásakor [27] . Élénk vizuális hallucinációk, néha hallási hallucinációk áradnak be, az ember elveszíti tájékozódását a körülötte lévő világban. A koffein szervezetből való eltávolítása után általában részben vagy teljesen megőrződik a múlt emléke. Egyes betegek elvesztik a távolságok helyes megítélésének képességét, és a tárgyak közelebb vannak, mint valójában [28] . Delíriummal összefüggő szomatikus rendellenességek: mydriasis, hyperemia , ataxia , tachycardia, erős szomjúság, száraz bőr és nyálkahártyák, bőrcianózis, néha megemelkedett vérnyomás és láz [29] . A neurológiai és szomatikus tünetek ebben az esetben hasonlóak az atropinmérgezés tüneteihez [ 27 ] .
Súlyosabb esetekben a tudat mélyebb elkábulása léphet fel, amit értelmetlen motoros izgalom kísér [28] .
Van olyan eset, amikor egy idős nő, aki két éven keresztül napi 300 gramm kávét (kb. 30 g tiszta koffeint) fogyasztott , pszichózist tapasztalt a környező térben dezorientációval, epizodikus vizuális hallucinációkkal, eufóriával, izgatottsággal, ami halállal végződött . 31] [32] .
V. P. Polyakov és Wark [33] [34] írja le az elhúzódó pszichózisokat vizuális és hallási hallucinációkkal és hosszan tartó teával való visszaélésekkel .
Аффективные психозы у длительно злоупотребляющих кофеином довольно редки, однако 3.3 .
A tudatzavarral járó pszichózis koffeinmérgezés esetén általában nem tart tovább néhány napnál [32] .
A koffeinhasználat által okozott mentális és viselkedési zavarokat a Betegségek Nemzetközi Osztályozása 10. revíziója (ICD-10) F 15 kódja kódolja . Hosszan tartó abúzus vagy túladagolás esetén a koffein pszichózist , tudatzavar-szindrómákat és káprázatos állapotokat okozhat [27] .
Korábban a koffeint a tea és a kávébab salakanyagaiból vonták ki. Jelenleg szintetikusan szintetizálják [5] . Az iparban a koffeint húgysavból és xantinból szintetizálják .
Традиционный синтез из мочевой кислоты состоит из 2 стадий:
A koffein enyhén lúgos közegben, 8,0-9,0 pH -n termelődik. Ha a metilezés KOH és metanol jelenlétében 60-70 °C-on megy végbe , akkor teobromin képződik .
Выход кофеина достигает в среднем 65–70 % [11] .
A félszintetikus módszerek közül a legelterjedtebb az O. Yu. Magidson és E. S. Golovchinskaya [35] által kidolgozott módszer volt, amelyben a húgysav szolgál kiindulási termékként . Az eljárást a húgysav ecetsavanhidriddel való melegítésére redukálják katalizátor (dimetil-anilin, piridin ) jelenlétében, így 8-metil-xantint képeznek. A reakció a purinrendszer imidazolgyűrűjének közbenső felnyílásán , dekarboxilezésén és az ecetsav eliminációján keresztül megy végbe az alábbi séma szerint:
A kapott 8-metil-xantint metilezzük, és a reakciókörülményektől függően 1,3,7,8-tetrametil-xantint vagy 3,7,8-trimetil-xantint kapunk.
Ha a 8-metil-xantint feleslegben lévő dimetil-szulfáttal gyengén lúgos közegben metilezzük, 1,3,7,8-tetrametil-xantint kapunk, majd benzol (toluol) szulfonsav-metil-észterrel (220-230 °C ) metilezve . CaO jelenléte), 3,7,8- триметилксантин (8-метилтеобромин) [35] :
A szubsztitúció sorrendje a purinmagban a megfelelő hidrogénatomok "savasságától" függ. A 3,7 pozícióban lévő hidrogénatomok hasonló, míg az 1-es pozícióban lévő hidrogénatomok alacsonyabb savasságúak. Ennek megfelelően a xantin metilezésénél a szubsztitúciós sorrend 3,7 és 1. Ahhoz, hogy 8-metil-koffeinből, illetve 8-metil-teobrominból koffeint és teobromint kapjunk , el kell távolítani a 8-as pozícióból a metilcsoportot. , a kapott xantin három és -tetrametil származékait klórozásnak vetik alá .
A klórozási folyamat iránya elsősorban a reakció hőmérsékletétől függ. 8-10 °C alatti hőmérsékleten a klór helyettesíti a hidrogént metilcsoporttal C 8 -on, és ~80 °C hőmérsékleten nem csak a 8-as helyzetben lévő CH 3 csoport klórozott, hanem a metilcsoportban egy hidrogénatom is C 7 -nél egyidejűleg klórral helyettesítjük . A megfelelő klórszármazékok ezt követő hidrolízisével koffeint és teobromint kapunk. Sematikusan ezek a folyamatok a következőképpen ábrázolhatók [35] :
Ez a módszer a leggazdaságosabb [11] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Az alkaloidok fő típusai | |
---|---|
pirrolidin | Gigrin |
Tropan | |
Piperidin | |
Kinolizidin | |
piridin | |
izokinolin | |
kinolin | |
Indol | |
Purin | |
Fenil-etil-amin | |
Terpének | |
Egyéb |