کافئین

فرمول شیمیایی کافئین

کافئین که با نام IUPAC به نام های 1 ، 3 ، 7-تری متیلپورین-2،6-دیون نیز شناخته می شود، دارای فرمول شیمیایی C8H10N4O2 است. کافئین در غذاها و نوشیدنی های رایج که هر روز مانند قهوه و چای مصرف می کنیم وجود دارد. برگهای قهوه و چای حاوی حداکثر 5٪ کافئین موجود در آنها است. در آزمایشگاه های شیمیایی، کافئین با واکنش بین دی متیل اوره و اسید مالونیک تهیه می شود. در این مقاله کوتاه ، بیایید درباره فرمول شیمیایی کافئین ، خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آن به همراه ساختار شیمیایی آن بیشتر بیاموزیم.

خرید کافئین

برای خرید کافئین با شماره های ما لطفا تماس بگیرید و بهترین قیمت را استعلام کنید.

ساختار

این مولکول یک آلکالوئید طبیعی معمولی است که توسط یک حلقه پیریمیدیندیون (حلقه 6 عضو با 2 اتم نیتروژن) و یک حلقه ایمیدازول (5 عضو با 2 اتم نیتروژن) تشکیل شده است.

خواص فیزیکی و شیمیایی کافئین

خواص فیزیکی:

• نام ها:همچنین به عنوان Trimethylxanthine، mateine، theine، guaranine، methyltheobromine شناخته می شود
• ظاهر: بدون بو، سوزن سفید یا پودر و بدون رطوبت
• فرمول مولکولی: C8H10N4O2
• نقطه ذوب: کافئین 235 درجه سانتیگراد
• نقطه جوش: کافئین 178 درجه سانتی گراد
• تراکم: 1.23 g / cm³
• جرم مولار 194.19 گرم در مول
• حلالیت: در آب کمی محلول است
• طعم: تلخ
• چگالی: 23/1 گرم در میلی لیتر
• تجزیه: در دمای بالا

خواص شیمیایی کافئین:

کافئین یک محرک سیستم عصبی مرکزی است. مکانیسم عملکرد درگیر بطور برگشت پذیر عمل آدنوزین را در برخی گیرنده ها مسدود می کند و بنابراین سیستم عصبی را تحریک می کند. مولکول کافئین می تواند به این ترتیب عمل کند؛ زیرا ساختار مولکول آن شباهت زیادی به مولکول آدنوزین دارد، به ویژه در بخشی که مربوط به پایه نیتروژن آدنین است.

ساختار شیمیایی کافئین

کافئین یک آلکالوئید است و توسط حلقه های پیریمیدیندیون و ایمیدازول ایجاد می شود که با هم ترکیب می شوند. لازم به ذکر است که پیریمیدیندیون یک حلقه 6 عضوی است که دارای 2 اتم نیتروژن است در حالی که یک حلقه ایمیدازول یک حلقه 5 عضوی است که دارای 2 اتم نیتروژن است.

تاریخچه استفاده

انسان ها از عصر حجر کافئین مصرف کرده اند. افراد اولیه دریافتند که جویدن بذر، پوست یا برگ برخی گیاهان اثرات کاهش خستگی، تحریک آگاهی و افزایش روحیه را دارد. فقط بعداً مشخص شد که اثر کافئین با قرار دادن چنین گیاهانی در آب گرم افزایش می یابد. بسیاری از فرهنگ ها افسانه هایی دارند که کشف چنین گیاهانی را به افرادی که هزاران سال پیش زندگی می کردند نسبت می دهند.

طبق یکی از افسانه های معروف مغولستان، امپراطور چین شنونگ، که مشهور است در حدود 3000 سال قبل از میلاد سلطنت کرده است، به طور تصادفی کشف کرد که وقتی برخی از برگها در آب جوش می افتند ، یک نوشیدنی معطر و ترمیم کننده حاصل می شود.

تاریخچه اولیه قهوه مبهم است، اما یک افسانه مشهور کشف آن را به اتیوپی، دنبال می کند. طبق این افسانه، یک چوپان به نام کالدی بزهایی را مشاهده می کند که شب ها پس از گشت و گذار در بوته های قهوه سرخوش و بی خواب می شوند و با امتحان توت هایی که بزها خورده بودند، همان نشاط را تجربه می کنند. اولین ادبیات در مورد قهوه ممکن است اشاره ای به بانچوم در آثار پزشک رازی ایرانی قرن 9 باشد.

در اواخر قرن شانزدهم میلادی، استفاده از قهوه توسط یک ساکن اروپایی در مصر ثبت شد و تقریباً در همین زمان در خاور نزدیک مورد استفاده عمومی قرار گرفت. قدردانی از قهوه به عنوان یک نوشیدنی در اروپا، جایی که برای اولین بار به عنوان “شراب عرب” شناخته شد، مربوط به قرن 17 است. در این زمان “قهوه خانه ها” تأسیس شد، اولین بار در قسطنطنیه و ونیز افتتاح شد. در انگلیس، اولین قهوه خانه ها در سال 1652 در لندن، در خیابان مایکل کوچه ، کرن هیل افتتاح شد. آنها به زودی در سراسر اروپای غربی رواج یافتند و نقش مهمی در روابط اجتماعی در قرن 17 و 18 داشتند.

موارد مصرف کافئین

• کافئین در جوامع قرن XXI و اکثر کشورهای جهان بسیار مصرف می شود.
• این ماده ارزشمند، همچنین در سراسر جهان به عنوان دارو مانند داروهای ضد درد استفاده می شود.
• صنایع غذایی از کافئین به عنوان افزودنی در بسیاری از نوشیدنی ها مانند کولا، چای یا دم کرده استفاده می کنند.
• به عنوان محرک های معمول در ورزشکاران استفاده می شود.
• برای کاهش قرمزی و خارش در درماتیت، کرم های کافئین به پوست زده می شود.
• “کافئین در غذا و نوشیدنی و برای اهداف پزشکی استفاده می شود. اقدام اصلی آن تحریک سیستم عصبی مرکزی است. مردم قهوه ، چای یا نوشیدنی های کولا می نوشند تا بیدار و هوشیار بمانند زیرا کافئین احساس انرژی اضافه شده ایجاد می کند.
• در پزشکی، از کافئین بعنوان یک محرک قلب برای بیماران در شوک، برای درمان آپنه (از دست دادن تنفس) در نوزادان تازه متولد شده، برای مقابله با سطح تنفس پایین استفاده می شود.

انواع کافئین

در 16 گونه مختلف کافئین را می توان یافت که محبوب ترین آنها قهوه است: Coffea arabica و Coffee canephora و گیاهان چای. این ماده همچنین در برگهای یربا مات و دانه های گوارانا (هر دو در آمریکای جنوبی تولید می شود) یافت می شود.

روش تهیه کافئین

کافئین بیشتر از گیاهان مختلفی بدست می آید که با این هدف کشت می شوند. برگ های چای یا قهوه حاوی حداکثر 5٪ کافئین هستند. کافئین با استخراج با استفاده از حلال های آلی جدا شده و از طریق یک استخراج فشار بالا حداکثر مقدار ممکن کافئین بدست می آید. چند روش برای تهیه کافئین در آزمایشگاه های شیمیایی وجود دارد.

استخراج کافئین خالص

استخراج کافئین یک فرآیند مهم صنعتی است و می تواند با استفاده از تعدادی حلال مختلف انجام شود. بنزن، کلروفرم، تری کلرواتیلن و دی کلرومتان در طول سالها مورد استفاده قرار گرفته اند اما به دلایل ایمنی، اثرات زیست محیطی، هزینه و عطر و طعم، با استفاده از روشهای اصلی زیر جایگزین شده اند:

1. استخراج آب
2. استخراج دی اکسید کربن فوق بحرانی
3. استخراج توسط حلالهای آلی غیر خطرناک

داروشناسی

کافئین یک سیستم عصبی مرکزی و محرک متابولیکی است، و به صورت تفریحی و پزشکی برای کاهش خستگی جسمی و بازگرداندن هوشیاری ذهنی در صورت بروز ضعف یا خواب آلودگی غیرمعمول استفاده می شود. کافئین ابتدا سیستم عصبی مرکزی را در سطوح بالاتر تحریک می کند، این امر با افزایش ضربان قلب، بهبود جریان خون در عضلات، باز کردن مجاری هوایی برای کمک به تنفس و آزاد کردن انرژی ذخیره شده از کبد برای تأمین سوخت اضافی برای بدن انجام می شود.

در نتیجه باعث افزایش هوشیاری، جریان فکری سریعتر و واضح تر، افزایش تمرکز و هماهنگی عمومی بهتر بدن و بعداً در سطح نخاع در دوزهای بالاتر می شود.

فواید مصرف کافئین

مقدار دقیق کافئین لازم برای تولید اثرات از فردی به فرد دیگر بسته به اندازه بدن و میزان تحمل آن نسبت به کافئین متفاوت است. کمتر از یک ساعت طول می کشد تا کافئین بر بدن تأثیر بگذارد و دوز خفیف در طی سه تا چهار ساعت از بین می رود. مصرف کافئین نیاز به خواب را از بین نمی برد؛ فقط احساس خستگی را به طور موقت کاهش می دهد.

با این تأثیرات، کافئین یک ماده ارگونرژیک است؛ یعنی افزایش ظرفیت برای کار ذهنی یا جسمی.

مطالعات اخیر نشان داده است که کافئین و قهوه می توانند شروع آلزایمر را به تأخیر بیندازند، حتی در سالمندان که قبلاً نوعی زوال عقل خفیف داشته اند. به نظر می رسد که کافئین باعث انسداد التهاب در مغز، به ویژه گیرنده های آدنوزین می شود.

در حالی که برای انسان نسبتاً ایمن است، به دلیل توانایی بسیار ضعیف در متابولیسم این ترکیب، کافئین برای برخی دیگر از حیوانات مانند سگ، اسب و طوطی سمی تر است. کافئین، به عنوان مثال، تأثیر بسیار چشمگیری روی عنکبوت ها نسبت به اکثر داروهای دیگر دارد.

عوارض استعمال مفرط

کافئین ماده ای است که در مقادیر زیاد، به ویژه در مدت زمان طولانی، می تواند منجر به بیماری تحت عنوان “کافئین” شود. کافئینیسم معمولاً ترکیبی از اعتیاد جسمی و طیف وسیعی از شرایط ناخوشایند جسمی و روحی از جمله عصبی بودن، تحریک پذیری، اضطراب، لرزش، کشیدگی عضلات (هایپر رفلکسی)، بی خوابی و تپش قلب است. (تحت تعریفی سفت و سخت از اعتیاد ، به معنای فرآیند افزایش مصرف ، “وابستگی به کافئین” اصطلاح توصیفی تر خواهد بود. بعلاوه، از آنجا که کافئین تولید اسید معده را افزایش می دهد، مصرف زیاد آن به مرور زمان می تواند منجر به زخم معده، ازوفاژیت فرسایشی و ریفلاکس معده و مری شود.

چهار اختلال روانپزشکی ناشی از کافئین وجود دارد که توسط راهنمای تشخیصی و آماری اختلالات ذهنی، شناخته شده است: مسمومیت با کافئین، اختلال اضطراب ناشی از کافئین، اختلال خواب ناشی از کافئین و اختلال مربوط به کافئین که در غیر این صورت مشخص نشده است (NOS).

مسمومیت با کافئین

مصرف بیش از حد حاد کافئین ، معمولاً بیش از 250 میلی گرم (بیش از 2-3 فنجان قهوه دم کرده) ، می تواند منجر به حالت تحریک بیش از حد سیستم عصبی مرکزی شودمسمومیت با کافئین منجر شد. علائم مسمومیت با کافئین ممکن است شامل بی قراری، عصبی بودن، هیجان، بی خوابی، گرگرفتگی صورت، افزایش ادرار، اختلال در دستگاه گوارش، گرفتگی عضلات، جریان فکر و گفتار، ضربان قلب نامنظم یا سریع و تحریک روانی باشد.

در موارد مصرف بیش از حد، مرگ می تواند منجر شود

اثرات بهداشتی / خطرات ایمنی:

کافئین در دوزهای کم مصرف می شود اما در دوزهای بالا بسیار سمی است.

در اثر استنشاق یا بلع سمی است.

مشکوک به علت ناباروری است.

قابل اشتعال نیست.

احتمالاً قابل احتراق است.