Химическое строение и классификация кофеина

Кофеин чаще всего получают в технике из чайных отбросов (чайной пыли), для чего водный отвар их осаждают уксуснокислым свинцом, фильтруют, удаляют из фильтрата свинец сернистым водородом и, отфильтровав вновь от сернистого свинца, выпаривают раствор до кристаллизации, а затем выделившийся кофеин очищают перекристаллизацией из воды или спирта. Также обрабатывают водный отвар чая окисью свинца, прибавляют поташа к слитому и выпаренному до густоты сиропа раствору и извлекают 90% спиртом. Отогнав спирт, перекристаллизовывают остаток из воды или бензола. Кофеин кристаллизуется из воды в длинных, гибких, шелковистых, горьковатых на вкус иглах с 1 паем кристаллизационной воды, которую в сухом воздухе теряет отчасти при обычной температуре и вполне при 100°, плавится при 234-235° и, улетучиваясь, значительно ниже этой температуры, легко и без разложения сублимируется. Кофеин растворяется в воде, спирте, хлороформе и бензоле, весьма трудно растворим на холоде в абсолютном эфире, серистом углероде и петролейном эфире. При нагревании растворимость во всех названных растворителях значительно возрастает. Реагирует кофеин нейтрально, но с кислотами соединяется, образуя соли, которые, впрочем, избытком воды или спирта разлагаются; хлористоводородная соль образует хлороплатинат и хлораурат. Щелочи и баритовая вода при нагревании превращают кофеин в кофеидин (маслообразное основание) с отщеплением 1 частицы углекислоты:

C8H10N4O2+H2O=C7H12N4 O+СО 2.

Дальнейшее действие щелочей, а также крепкой соляной кислоты при 240° - 250° производит полное распадение кофеина, совершенно аналогичное распадению ксантина и теобромина, на углекислоту, аммиак, метиламин, муравьиную кислоту и метилгликоколь:

C8H10N4O2+6H2 O=СО 2+NH3+2NH2 (CH3) +CH2O2+CH2 (NHCH3) COHO.

При осторожном окислении смесью соляной кислоты и бертолетовой соли кофеин расщепляется на диметилаллоксан CO(NCH 3)2(CO)3 и метилмочевину CO(NH 2)(NHCH3), а при других условиях окисления на холестрофан (диметилпарабановую кислоту) или амалиновую кислоту (тетраметилаллоксантин) и метилмочевину, что совершенно подобно распадениям мочевой кислоты на мочевину с одной стороны и аллоксан, парабановую кислоту и аллоксантин - с другой. Эти реакции указывают на аналогию строения кофеина со строением мочевой кислоты и, вместе с синтезом его из ксантина, переходя через теобромин (диметилксантин), определяют присутствие в его частице трех метильных групп и одного атома водорода, занимающего особое положение, как видно из формул C5H(CH3)3N4O2. Действительно, 1 атом водорода в кофеине может быть замещен хлором, бромом, водным остатком, причем получаются хлор-, бром- и гидроксикофеин, например, C5Br(CH3)3N4O2 и C5(OH)(CH3)3N4O2. Последний способен присоединять 2 атома брома и обменивать затем их при действии спирта на 2 этоксильные группы, что показывает непредельность кофеина и присутствие в нем двойной углеродной связи. Образование из кофеина, при окислении и последующем распадении, переходя через каффуровую кислоту, мезокзалевой кислоты C3N4O6, и образование метилгидантоина при распадении гидрокаффуровой кислоты, получающейся восстановлением каффуровой, определяет нахождение в частице кофеина группировок.

Способов количественного определения кофеина, главным образом в чае, предложено несколько. Из них укажем на способ Пелиго, в главных чертах сходный с первым из описанных выше приемов получения кофеина. По способу Целлера, высушенный чай растворяют в крепкой серной кислоте, раствор разбавляют водой, насыщают окисью свинца и извлекают горячим 86% спиртом, из которого и выкристаллизовывают кофеин, а маточный спиртовой раствор выпаривают и остаток извлекают эфиром. Дворкович (1890) извлекает кофеин из чая кипящей водой, водную вытяжку промывает петролейным эфиром для удаления жирных и экстрактивных веществ, осаждает на холоде баритом, тотчас фильтрует и, прибавив к фильтрату раствор поваренной соли, окончательно экстрагирует кофеин взбалтыванием с хлороформом. Способы (напр. Мульдера), основанные на обработке веществ, содержащих К., кипячением с известью или магнезией, не дают удовлетворительных результатов вследствие происходящего при них отчасти разложения кофеина.

Идентификация. Групповая фармакопейная реакция - реакция на ксантины (мурексидная проба): лекарственное вещество в фарфоровой чашке обрабатывают раствором пероксида водорода концентрированным, разведенной НС1 и выпаривают на водяной бане до получения сухого желтовато-красного окрашивания. При смачивании остатка 1-2 каплями раствора аммиака появляется красно-фиолетовое окрашивание:

Кофеин: 1. Определяют Тпл. (234°-239°С), ИК-спектральные характеристики.