CAFFEINA
CAFFEINA (fr. caféine; sp. cafeina; ted. Koffein; ingl. caffeine; sinonimi: teina, guaranina, metilteobromina, trimetilxantina, trimetildiossipurina; C8H10N4O2 + H2O)
È l'alcaloide principale della Coffea arabica e C. liberica. Ivi la scopersero quasi contemporaneamente Runge (1820), Robiquet (1821), Pelletier e Caventou (1821); Mulder (1837) e Jobst (1838) dimostrarono che è identica alla teina ricavata da Oudry (1827) e da Günther (1837) dal tè; anche la guaranina di Martius (1825) è caffeina. Strecher (1861) compì il passaggio dalla teobromina alla caffeina. La composizione venne stabilita da Liebig e Pfaff (1832); in seguito venne studiata da parecchi autori, segnatamente da E. Fischer.
La caffeina è uno degli alcaloidi del gruppo della purina (v. alcaloidi: Classificazione, gruppo VI). Siccome dalla purina si può far derivare anche la xantina (diossipurina), si ebbe anche il nome di basi xantiniche e poiché alcune di queste si ottengono fra i prodotti di idrolisi delle nucleine, si denominarono anche basi nucleiche.
La caffeina si trova: nella pasta guarana (dalla contusione dei frutti di Paullinia sorbilis dell'America del Sud) 3-6%; nei semi di caffè 1-2%; nel caffè tostato 0,9%; nelle foglie di tè secche (Thea chinensis, T. bohea)1-5%; nella lanuggine del tè (cascami di peli) 2-4%; nel tè del Paraguay (mate, Ilex paraguayensis) 0,5-1,5%; nelle noci di cola (Cola acuminata: in parte come glucoside o colanina) 2-3,5%; nei semi di cacao 0,1-0,7%. La droga più ricca in caffeina è la guarana. Se si ammette un contenuto medio di 1% nel caffè, una tazza di questo, ricavata da 15 gr. di caffè tostato, contiene gr. 0, 15 di caffeina, cioè neppure un terzo della dose massima terapeutica. Weevers ritiene che nei semi del caffè la caffeina rappresenti un prodotto di metabolismo regressivo delle proteine, il quale, se rimane immagazzinato, può poi servire come riserva azotata ed anche alla sintesi delle proteine stesse. Un tempo si estraeva dai cascami della lavorazione del tè: ora quasi tutti i processi di estrazione consistono nel trattare il caffè con vapor d'acqua e poi con solventi facilmente volatili (benzene, diclorometano); separato il solvente che ha asportato la caffeina, il caffè viene tostato. In Giapoone esistono fabbriche che estraggono la caffeina dal tè; in Italia, durante la guerra, si ricavava dalla fuliggine dei camini di torrefazione del caffè, poiché la caffeina sublima facilmente. Si ottiene artificialmente con svariati processi sintetici.
La caffeina è 1.3.7- trimetilxantina. Cristallizza dall'acqua in sottili aghetti privi di odore, bianchi, leggieri, flessibilissimi, fittamente intrecciati, splendenti, che comunicano alla massa l'aspetto di un biocco di seta. A 100° perde l'acqua di cristallizzazione (è anidra dall'alcool, cloroformio, benzene), all'aria ne elimina una parte. A 234-239° fonde, a 384° bnlle scomponendosi in parte. Sublima facilmente anche a temperatura inferiore al punto di fusione. Assai solubile in acqua bollente (1: 2); questa soluzione ha debole sapore amaro. È molto solubile in cloroformio, meno in alcool, in etere acetico; quasi insolubile in etere, solfuro di carbonio, benzene, ecc. Gli acidi solforico e nitrico concentrati la sciolgono senza dar luogo a colorazione. Scaldata con acido nitrico concentrato, oppure con acqua di cloro, dà, quando il liquido sia evaporato, un residuo rosso bruno (acido amalinico o tetrametilallossantina) C8(CH3)4N4O, + H2O che si scioglie in ammoniaca con bella colorazione porpora. Questa reazione ricorda quella della muresside che si compie con l'acido urico (trossipurina). La caffeina vien precipitata dalle sue soluzioni acide diluite (i : 1000) solo dagli acidi fosfomolibdico, fosfovolframico, tannico (solubile in eccesso) e dal ioduro bismutico-potassico. Molti procedimenti sono stati proposti per dosare la caffeina nel caffè e nelle altre droghe caffeiche.
Si conoscono molti derivati: cloro-, bromo-, iodio-, amino-, ossi-, metossi-, etossi-, fenossi-, apo-, allo-caffeina, ecc.
La caffeina, a differenza degli altri derivati purinici, ha solo funzione di base debole (monoacida) e non di acido perché non può esistere nella forma enolica, essendo tutti gl'idrogeni dei gruppi NH sostituiti con metili; perciò si salifica solo con gli acidi forti. I sali in genere cristallizzano bene, ma vengono idrolizzati dall'acqua e dall'alcool; l'ossalato però resiste alla idrolisi. Dà prodotti di addizione col bromuro di sodio e coi sali di sodio di parecchi acidi organici (citrico, benzoico, cinnamico, salicilico), i quali sono polveri amorfe, assai solubili in acqua, e sono quindi usati spesso per tenere in soluzione la caffeina. Inoltre in commercio si trovano svariatissimi preparati: cloral-caffeina, hetol-caffeina, basicina (miscela di caffeina e cloridrato di chinina), migranina (caffeina, antipirina e acido citrico), symphorol, nasrol, ecc. Per le altre basi xantiniche v. purina.
Bibl.: E. Fischer, Untersuchungen in der Puringruppe, Berlino 1907; Wolffenstein, Pflanzenalkaloide, 3ª ed., Berlino 1922; Winterstein-Trier, Die Alkaloide, 2ª ed., Berlino 1927.
Farmacologia. - L'azione della caffeina sui batterî è assai debole; anche gl'infusorî in soluzione al 0,1% di caffeina conservano i loro movimenti inalterati per lungo tempo. Iniettata sottocutaneamente o somministrata per bocca agli animali superiori ed all'uomo, la caffeina è rapidamente assorbita, entra in circolo e si distribuisce nei vari organi e più specialmente nel cervello, nei muscoli e nel fegato (Bock e Bach Larsen). il destino della caffeina nell'organismo è diverso secondo le varie specie animali, ma in genere si può affermare che essa subisce una demetílazione e viene eìiminata in maggiore o minor quantità a seconda dei casi come dimetil- o monometilxantina.
La caffeina eccita il sistema nervoso centrale: è noto che nell'uomo dosi moderate di questo alcaloide (ad esempio 30 centigrammi) producono insonnia, scomparsa del senso della fatica, attitudine a sostenere piìi a lungo lo sforzo intellettuale, un apprezzamento più preciso delle impressioni sensitive (Kremer) e una più perfetta associazione delle idee (Kraepelin).
Questa azione eccitante della cafleina si rende ben visibile nell'intossicazione da alcool (Binz), da morfina (Bennett), da paraldeide (Schroeder), da cloralio (Sollmann) e da altri ipnotici-narcotici che deprimono la funzione del sistema nervoso e viene perciò usata come antidoto in questi avvelenamenti.
A dosi più elevate, ad esempio un grammo, la caffeina produce nell'uomo irrequietezza, tremori, mal di capo, incertezza del pensiero e talora allucinazioni e delirio.
Anche i centri del midollo allungato sono eccitati moderatamente e più specialmente il centro respiratorio. Il metabolismo gassoso è aumentato (Higgins e Means) e per questo motivo, come anche per un rilasciamemto dei muscoli bronchiali, la caffeina può con vantaggio essere usata durante gli attacchi di asma. Anche il centro del vago e i centri vasomotori sono eccitati.
Il midollo spinale è eccitato dalle ordinarie dosi di caffeina e si osservano aumento dei riflessi, tremori, talora crampi; dosi tossiche possono produrre un eccitamento fortissimo che, specialmente sulle rane, si manifesta con un tetano simile in tutto al tetano prodotto dalla stricnina.
I muscoli dello scheletro risentono pure l'azione della caffeina. Facendo agire su un gastrocnemio di rana soluzioni di caffeina all'1: 10.000 si vede che il periodo di energia crescente della scossa muscolare è aumentato, cioè la linea che segna la contrazione del muscolo è più alta e più diritta, mentre il periodo di energia decrescente (rilasciamento) è più lungo del normale. Le esperienze fatte coll'ergografo sull'uomo (Benedicenti 1891) dimostrano che dosi moderate di caffeina aumentano la capacità del muscolo al lavoro.
La caffeina ha azione sul cuore e sui vasi. Nell'uomo santo si ha talora aumento nel numero delle pulsazioni e irregolarità nel ritmo; se questo fenomeno sia dovuto a un eccitamento dei nervi acceleratori del cuore o a una diretta azione esercitata sull'apparato muscolare eccito-motore, non è ancora chiarito. Più frequentemente però si ha un rallentamento del polso da ascriversi a un eccitamento del centro del vago. Se si inietta endovenosamente a un cane una dose alquanto elevata di caffeina si nota un brusco abbassarsi della pressione del sangue dovuto ad un'intossicazione del muscolo cardiaco. A questo abbassamento segue poi quasi sempre un innalzamento della pressione sanguigna o il suo ritorno al normale, mentre in molti organi si può constatare una vasodilatazione. Si dovrebbe quindi ammettere che la caffeina aumenti l'energia di contrazione del muscolo cardiaco, ma tutte le esperienze farmacologiche inducono invece a concludere che per dosi terapeutiche non si può attendere da questo alcaloide né un maggiore, né un più duraturo aumento del lavoro normale del cuore. Le osservazioni cliniche secondo le quali la caffeina è da considerarsi come uno stimolante e tonico del cuore nelle debolezze acute di quest'organo ed in altre malattie cardiache è forse da spiegarsi con l'azione eccitante esercitata dalla caffeina sul centro vasomotore che conduce ad una regolazione più perfetta e più efficace del sistema vasale. Certo la caffeina agisce in modo affatto diverso dalla digitale e dagli altri cardiocinetici di cui in certi casi può quasi essere antagonista. Negli animali salassati, o indeboliti, l'azione favorevole sulla pressione sanguigna è più visibile (Vinci).
Fra gli organi di cui la caffeina regola meglio e in genere aumenta l'azione, è da considerarsi anzitutto il rene. Ciò spiega in parte l'azione diuretica della caffeina e della teobromina.
La caffeina si somministra per bocca alla dose di gr. 0.20-0.50 al giorno in cartine, in pozioni, in pillole. Frequente è l'uso per iniezione ipodermica, associata al benzoato di sodio con il quale forma un sale doppio, il benzoato di sodio e caffeina solubile in acqua.