कैफ़ीन

संश्लेषण और गुण

1819 में, जर्मन रसायन शास्त्री फ्रेडरिक फर्डीनेंड रंजे ने पहली बार अपेक्षाकृत शुद्ध कैफीन को पृथक किया। रंजे के अनुसार, उन्होंने जोहान वोल्फगैंग वॉन गोएथे के आदेश पर यह काम किया। 1827 में, ओउड्री ने चाय से "थिएन" को पृथक किया, लेकिन बाद में मुलडर द्वारा और जोबस्ट द्वारा यह प्रमाणित किया गया कि थिएन कैफीन के समान ही है। 19वीं सदी के अंत के आसपास में हरमन एमिल फिशर द्वारा कैफीन की बनावट को समझा गया, उन्होंने ही पहली बार इसके संपूर्ण संश्लेषण को प्राप्त किया। यह काम का वो भाग था जिसके लिए 1902 में फिशर को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।
नाइट्रोजन परमाणु में तत्वतः सभी प्लानर (planar) (sp² ओर्बिटल हाईब्रिड़ाईजेशन में) हैं, जिसके परिणामस्वरूप कैफीन के अणुओं में खुशबूदार होने के गुण होते हैं।
डिकैफिनेशन के उपोत्पाद के रूप में आसानी से उपलब्ध होने के कारण कैफीन को आमतौर पर संश्लेषित नहीं किया जाता है। अगर वांछित हो तो इसे डाईमेथीलुरिया और मेलोनिक एसिड से संश्लेषित किया जा सकता है।
कैफीन में अवरोधन की शक्ति लगभग 29 मिनट की होती है और 273 nm पर अधिकतम UV अवशोषण की क्षमता (absorbance) होती है।

औषध शास्त्र

कैफीन की विश्वव्यापी खपत प्रति वर्ष अनुमानतः 120,000 टन की है, जो इसे दुनिया का सबसे अधिक लोकप्रिय मनोस्फूर्तिदायक पदार्थ बनाती है। इस गणना से प्रति व्यक्ति के हिस्से प्रतिदिन एक कैफीन युक्त पेय आता है। कैफीन एक केंद्रीय तंत्रिका प्रणाली और चयापचय उत्तेजक है, और इसका उपयोग शौकिया और चिकित्सीय तौर पर असामान्य कमजोरी या ऊंघ आने पर शारीरिक थकान कम करने और मानसिक सतर्कता बढ़ाने के लिए किया जाता है। कैफीन और अन्य मिथाइलक्सान्थाइन (methylxanthine) व्युत्पादित का उपयोग नवजात शिशु के श्वासरोध और दिल की अनियमित धड़कन को दुरुस्त करने के लिए भी किया जाता है। कैफीन पहले केंद्रीय तंत्रिका प्रणाली को उच्च स्तर पर उत्तेजित करता है, इसके परिणामस्वरूप सतर्कता और जागरूकता में वृद्धि होती है, सोच-विचार का तेज व स्पष्ट प्रवाह, ध्यान केन्द्रित होने में वृद्धि और बेहतर सामान्य शारीरिक समन्वय होता है और बाद में उच्च खुराक से मेरुदंड स्तर पर इसका प्रभाव पड़ता है। एक बार शरीर के अंदर जाने पर, इसकी एक जटिल रस-प्रक्रिया शुरू होती है और यह अनेक प्रक्रियाओं के जरिये काम करता है, जिनका वर्णन नीचे किया जा रहा है।

परिनियमन में प्रभाव

प्रभाव पैदा करने के लिए कैफीन की निश्चित मात्रा अलग-अलग व्यक्तियों में भिन्न होती है, यह व्यक्ति के शरीर के आकार और कैफीन के लिए सहनशीलता की डिग्री पर निर्भर करता है। शरीर को प्रभावित करने में कैफीन को एक घंटे से भी कम समय लगता है और एक हलकी खुराक को तीन से चार घंटे लगते हैं। कैफीन की खपत सोने की आवश्यकता को समाप्त नहीं करती है, यह केवल अस्थायी तौर पर दिन भर की थकान के संवेदन को कम करती है। आम तौर पर, अधिकांश लोगों में सतर्कता और जागरण में वृद्धि करने के साथ-साथ कम थकान में भी कैफीन की 25 से 50 मिलीग्राम मात्रा पर्याप्त होती है।
इन प्रभावों के साथ, कैफीन एक एर्गोजेनिक है, जो व्यक्ति की मानसिक या शारीरिक क्षमता में वृद्धि करता है। 1979 में किए गए एक अध्ययन के अनुसार दो घंटे की लंबी साइकिल यात्रा के दौरान नियंत्रित लोगों की तुलना में कैफीन का उपभोग किये लोगों की क्षमता में 7% की वृद्धि देखी गयी। अन्य अध्ययनों ने और भी अधिक नाटकीय परिणाम प्रस्तुत किये: एक प्रशिक्षित धावकों के एक विशेष अध्ययन में, शरीर के वजन के हिसाब से प्रति किलो पर 9 मिलीग्राम कैफीन देकर "रेस-पेस" धैर्य स्थायित्व में 44% की वृद्धि और साइकिल धैर्य स्थायित्व में 51% की वृद्धि देखी गयी। अतिरिक्त अध्ययनों में भी इसी तरह के परिणाम आये। एक अन्य अध्ययन में पाया गया कि शरीर के वजन के हिसाब से प्रति किलो पर 5.5 मिलीग्राम कैफीन दिए जाने से उच्च तीव्रता वाले सर्किट के दौरान चालकों ने 29% अधिक देर तक साइकिल चलायी.
अपरिपक्वता में श्वासरोध की समस्या और समय से पूर्व जन्म लेने वाले नवजात शिशुओं में श्वासनलियों तथा फेफ़ड़ों संबंधी डिस्प्लेसिया के इलाज में कैफीन साइट्रेट छोटी और लंबी अवधि के लिए लाभकारी साबित हुआ है। कैफीन साइट्रेट इलाज के साथ केवल अल्पकालिक जोखिम जुड़ा हुआ है, वो यह कि इलाज के दौरान अस्थायी रूप से वजन में कमी आती है, और लंबी अवधि (18-21 महीने) के अध्ययनों में समय से पूर्व जन्म लेने वाले शिशुओं में कैफीन से किये जाने वाले इलाज के दीर्घावधि के लाभ देखे गये हैं।
आंतरिक गुदा संवरणी मांसपेशियों को कैफीन आराम पहुंचाता है और इसीलिए फेकल असंयम से पीड़ित लोगों को इससे परहेज करना चाहिए। 
कैफीन मनुष्य के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित है, जबकि कुत्तों, घोड़ों और तोतों जैसे कुछ अन्य प्राणियों के लिए बहुत अधिक विषाक्त होता है, क्योंकि उनमें इस यौगिक के चयापचय की क्षमता बहुत कम होती है। घोंघो और विभिन्न कीटों के साथ-साथ मकड़ियों पर भी कैफीन का सुस्पष्ट असर पड़ता है।
कैफीन कुछ दवाओं के प्रभाव को भी बढ़ाता है। कैफीन दर्दनिवारक दवा के असर को 40% अधिक बढ़ाकर सिरदर्द में आराम पहुंचाता है और सिरदर्द की दवा को शरीर द्वारा अवशोषित करने में मदद देता है, जिससे जल्दी आराम मिलता है। इस कारण से, बिना नुस्खे की अनेक सिरदर्द दवाओं के फॉर्मूले में कैफीन को शामिल किया गया है। माइग्रेन और क्लस्टर सिरदर्द के इलाज के लिए और प्रतिहिस्टामिन के कारण तंद्रा को दूर करने के लिए भी एर्गोटेमाइन के साथ इसका इस्तेमाल किया जाता है।

सहनशीलता और प्रत्याहार

कैफीन चूंकि मुख्य रूप से न्यूरोट्रांसमीटर एडेनोसाइन के लिए केंद्रीय तंत्रिका प्रणाली के रिसेप्टरों का प्रतिपक्षी है, सो नियमित रूप से कैफीन का उपभोग किया करते हैं वे इस ड्रग की निरंतर उपस्थिति के लिए अनुकूल हो चुके होते हैं, क्योंकि केंद्रीय तंत्रिका प्रणाली में एडेनोसाइन रिसेप्टरों की संख्या में काफी इजाफा हो चुका होता है। पहला, कैफीन के उत्तेजनादायक प्रभाव काफी कम हो जाते हैं, इस घटना को सहनशील अनुकूलन के रूप में जाना जाता है। दूसरा, चूंकि कैफीन के प्रति इन अनुकूली प्रतिक्रियाओं से व्यक्ति एडेनोसाइन के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाते हैं, सो कैफीन के सेवन से एडेनोसाइन का सामान्य शारीरिक प्रभाव प्रभावी ढंग से बढ़ जाता है, परिणामस्वरूप सहिष्णु उपयोगकर्ताओं में प्रत्याहार के अप्रिय लक्षण दिखने लगते हैं।
कैफीन के लोकोमोटर उत्तेजन प्रभावों की सहिष्णुता के लिए एडेनोसाइन रिसेप्टरों के अप-रेगुलेशन के विचार पर अन्य शोधों ने सवाल खडा किया है, अन्य चीजों के अलावा, टिप्पणी की गयी कि कैफीन की बड़ी खुराक से यह सहिष्णुता अलंघ्य हो जाती है (इसे लंघ्य होना चाहिए अगर रिसेप्टरों में सहिष्णुता वृद्धि में हो) और यह कि एडेनोसाइन रिसेप्टरों की संख्या में वृद्धि साधारण है और किसी बड़ी सहिष्णुता का ब्योरा नहीं देता जो कि कैफीन से विकसित हुई है।
कैफीन सहनशीलता या सहिष्णुता बहुत जल्दी विकसित होती है, विशेष रूप से कॉफी और ऊर्जा पेयों के भारी उपभोक्ताओं में. सात दिनों तक रोजाना तीन बार 400 मिलीग्राम कैफीन के उपभोग से कैफीन के नींद विघ्न प्रभावों के प्रति सम्पूर्ण सहिष्णुता विकसित होती है। 18 दिनों तक और संभवतः उससे पहले भी, रोजाना 300 मिलीग्राम के उपभोग से पाया गया की कैफीन के व्यक्तिपरक प्रभावों के प्रति सम्पूर्ण सहिष्णुता विकसित हो जाती है। अन्य प्रयोग में, रोजाना 750-1200 मिलीग्राम का उपभोग करने वालों में कैफीन के प्रति पूरी सहिष्णुता पायी गयी, जबकि अधिक औसत खुराक लेने वालों में कैफीन की अधूरी सहिष्णुता पायी गयी।
क्योंकि एडेनोसाइन, हिस्से में, धमनी में फैलाव लाकर रक्त चाप को नियंत्रित करता है, सो कैफीन के प्रत्याहार के कारण एडेनोसाइन के बढ़ते प्रभाव से सिर की रक्त नलिकाएं फ़ैल जाती हैं, इससे सिर में अधिक खून चले जाने से सिरदर्द और मिचली आती है। इसका अर्थ यह हुआ कि कैफीन में वाहिकासंकीर्णन (vasoconstriction) गुण है। कैटकोलेमाइन (catecholamine) की कम गतिविधि थकान और तंद्रा के भाव पैदा कर सकती है। कैफीन का इस्तेमाल बंद कर देने से सेरोटोनिन (serotonin) के स्तर में कमी आ जाती है, इससे चिंता, चिड़चिड़ापन, ध्यान केंद्रित करने की असमर्थता और पहल करने में या प्रतिदिन के काम पूरे करने में अभिप्रेरणा की कमी आ सकती है; चरम परिस्थितियों में इससे हल्का अवसाद भी पैदा हो सकता है। इन प्रभावों को एक साथ "क्रैश" के रूप में जाना जाता है।
संभवतः सिरदर्द, चिड़चिड़ापन, ध्यान केन्द्रित करने में असमर्थता, तंद्रा, अनिद्रा और पेट, ऊपरी शरीर, तथा जोड़ों में दर्द जैसे प्रत्याहार के लक्षण कैफीन छोड़ने के 12 से 24 घंटे के अंदर दिखने लग सकते हैं, मोटे तौर पर 48 घंटे में यह चरम सीमा पर पहुंच जा सकता है और आम तौर पर एक से पांच दिनों तक रह सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि मस्तिष्क के एडेनोसाइन रिसेप्टरों को कैफीन उपभोग से अप्रभावित रहकर "सामान्य" स्तर में आने में कितना समय लगता है। एस्पिरिन जैसे एनाल्जेसिक दर्द के लक्षणों को कम कर सकते है, जैसे कि कैफीन की एक छोटी खुराक कर सकती है। एनाल्जेसिक और कैफीन की एक छोटी मात्रा दोनों का संयोजन बहुत प्रभावी है।

अतिउपयोग

बड़ी मात्रा में और खासकर विस्तारित अवधि तक कैफीन के उपभोग से वो स्थिति आ सकती है जिसे कैफिनिज्म कहा जाता है। घबराहट, चिड़चिड़ापन, चिंता, दुविधा, मांसपेशी की फड़कन (हाइपररिफ्लेक्सिया), अनिद्रा, सिरदर्द, सांस की क्षारमयता (रेस्पिरेटरी अल्कालोसिस) और ह्रदय की धकधकी सहित एक व्यापक असुखकर शारीरिक और मानसिक स्थितियों के साथ आम तौर पर कैफिनिज्म कैफीन निर्भरता से जुड़ा होता है। इसके अलावा, चूंकि कैफीन पेट के एसिड की पैदावार को बढ़ाता है, अधिक समय तक इसके अत्यधिक उपयोग से पेप्टिक अल्सर, अपरदनकारी ग्रासनलीशोथ (erosive esophagitis) और गैस्ट्रोएसोफेगल प्रतिवाह रोग (gastroesophageal reflux disease) हो सकता है।
डायग्नोस्टिक एंड स्टेटिसटिकल मैनुअल डिसऑर्डर्स, चौथा संस्करण द्वारा कैफीन-प्रेरित चार मानसिक विकारों को मान्यता दी गयी है: कैफीन मादकता, कैफीन-प्रेरित दुश्चिंता विकार, कैफीन-प्रेरित नींद की गड़बड़ और कैफीन-संबंधी विकार जो अन्य प्रकार से निर्दिष्ट नहीं किये गये (not otherwise specified या एनओएस (NOS)).

कैफीन मादकता

शरीर के वजन और कैफीन सहिष्णुता पर निर्भर, कैफीन की अधिक मात्रा, आम तौर पर 300 मिलीग्राम से अधिक, लेने से केंद्रीय तंत्रिका प्रणाली के अति-उत्तेजन की स्थिति पैदा हो सकती है, जिसे कैफीन इंटॉक्सीकेशन (कैफीन मादकता) (DSM-IV 305.90) कहा जाता है, या बोलचाल की भाषा में जिसे "कैफीन जिटर्स" कहते हैं। कैफीन मादकता के लक्षण अन्य उत्तेजकों के ओवरडोज या अधिक मात्रा के विपरीत नहीं हैं। इसमें अधीरता, बेचैनी, घबराहट, उल्लासोन्माद, अनिद्रा, चेहरे की तमतमाहट, अधिक पेशाब आना, गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल गड़बड़ी, मांसपेशी की फड़कन, सोच व बातचीत का असम्बद्ध प्रवाह, चिड़चिड़ापन, अनियमित या तेज ह्रदय स्पंदन और साइकोमोटर हलचल शामिल किये जा सकते हैं। बहुत ज्यादा ओवरडोज की स्थिति में, उन्माद, अवसाद, निर्णय लेने में गड़बड़ी, स्थितिभ्रान्ति, अनियंत्रण, भ्रम, मतिभ्रम और मनोविकृति हो सकती है और हाब्ड़ोमायोलायसिस (rhabdomyolysis) (कंकालीय मांसपेशियों के ऊतकों का टूटना) पैदा हो सकता है।
बहुत ज्यादा खुराक से मौत भी हो सकती है। मुंह के माध्यम से दिया जाने वाला औसत घातक खुराक (LD₅₀), चूहों के लिए प्रति किलोग्राम पर 192 मिलीग्राम है। इंसानों में कैफीन का LD₅₀ वजन और व्यक्तिगत संवेदनशीलता पर निर्भर करता है और अनुमानतः प्रति किलोग्राम शारीरिक द्रव्यमान पर 150 से 200 मिलीग्राम होता है, मोटे तौर पर एक सीमित समय सीमा में औसत व्यस्क व्यक्ति द्वारा 80 से 100 कप कॉफी पीना हाफ-लाइफ अर्थात अर्द्ध जीवन काल पर निर्भरता है। हालांकि कैफीन की घातक खुराक नियमित कॉफी से मिलना असाधारण रूप से कठिन है, कैफीन की गोलियां खाने से मौत की खबर है, कैफीन के 2 ग्राम से ज़रा अधिक की खुराक लेने से अस्पताल में भर्ती होने लायक गंभीर लक्षण पैदा हो सकते हैं। इसका एक अपवाद फ्लवोक्सामाइन (fluvoxamine) जैसी दवा लेना हो सकता है, जो कैफीन के चयापचय के लिए जिम्मेवार यकृत एंजाइम को रोक देती है, इस तरह केन्द्रीय प्रभाव में वृद्धि हो जाती है और कैफीन की सघनता नाटकीय रूप से 5 गुना बढ़ जाती है। यह प्रतिदिष्ट नहीं है, लेकिन कैफीनयुक्त पेयों के कम उपयोग के लिए यह अत्यधिक सलाहयोग्य है, क्योंकि एक कप कॉफी पीने का असर सामान्य स्थिति में पांच कप पीने के बराबर का होगा।  हृदय प्रणाली पर कैफीन के प्रभावों द्वारा वेंट्रीक्युलर फिब्रीलेशन (ventricular fibrillation) (रक्त में अधिक मात्रा में फाइब्रिनोजन का पाया जाना) से मृत्यु हो जाया करती है।
गंभीर कैफीन मादकता का उपचार आमतौर पर सिर्फ मददगार होता है, तत्काल लक्षण का ही इलाज प्रदान करता है, लेकिन अगर रोगी में कैफीन के सीरम का स्तर बहुत ऊंचा है तो फिर पेरिटोनियल डायलिसिस (peritoneal dialysis), हेमोडायलिसिस (hemodialysis) या हेमोफिल्ट्रेशन (hemofiltration) की जरुरत पड़ सकती है।

जैविक तरल पदार्थों में इसका पता लगाना

नवजात शिशुओं के इलाज के लिए रक्त, प्लाज्मा, या सीरम में कैफीन की मात्रा निर्धारित की जा सकती है, इससे विषाक्तता के निदान की पुष्टि होती है, या मेडिकोलीगल मृत्यु जांच में सुविधा होती है। प्लाज्मा कैफीन का स्तर आम तौर पर कॉफी पीने वालों में 2-10 मिलीग्राम/एल (mg/L), श्वासरोध का इलाज करा रहे नवजात शिशुओं में 12-36 मिलीग्राम/एल और अत्यधिक ओवरडोज के शिकार लोगों में 40-400 मिलीग्राम/एल होता है। प्रतिस्पर्धात्मक खेल कार्यक्रमों में अक्सर मूत्र कैफीन सघनता को मापा जाता है और माना जाता है कि आम तौर पर इसका स्तर 15 मिलीग्राम/एल से अधिक होना इसके दुरुपयोग को प्रदर्शित करता है।

चिंता और नींद विकार

अमेरिकन सायक्लोजिकल एसोसिएशन (एपीए (APA)) ने कभी-कभार कैफीन-प्रेरित दो विकारों को मान्य किया है, इनमें से एक है कैफीन-प्रेरित नींद विकार तथा दूसरा है कैफीन-प्रेरित चिंता विकार, जो लंबे समय तक कैफीन के सेवन से पैदा होते हैं।
कैफीन-प्रेरित नींद विकार के मामले में, किसी व्यक्ति द्वारा नियमित रूप से कैफीन की बड़ी खुराक लेते रहने से उसकी नींद में उल्लेखनीय खलल डालने के लिए पर्याप्त है, चिकित्सकीय सावधानी के लिए यह पर्याप्त रूप से गंभीर है।
कुछ व्यक्तियों में, कैफीन की बहुत बड़ी मात्रा से पैदा हुई चिंता या दुश्चिंता चिकित्सकीय सावधानी के लिए पर्याप्त रूप से गंभीर है। यह कैफीन-प्रेरित चिंता विकार अनेक रूप धारण कर सकता है, सामान्य चिंता से लेकर घबराहट या आकस्मिक भय का हमला, सनकी-जबर्दस्त लक्षण, या यहां तक कि फोबिक लक्षण तक दिखाई दे सकते हैं। चूंकि यह स्थिति भय विकार, सामान्य चिंता विकार, दो-ध्रुवी विकार, या यहां तक कि सिजोफ्रेनिया जैसे कायिक मानसिक विकारों का अनुकरण कर सकती है, इसीलिए अनेक चिकित्सा अनुभवियों का मानना है कि कैफीन-मादकता के शिकार व्यक्तियों का बराबर ही गलत निदान किया जाता है और उन्हें अनावश्यक रूप से दवाएं दी जाती हैं, जबकि कैफीन सेवन रोक देने से ही कैफीन-प्रेरित सायकोसिस का इलाज हो सकता है। ब्रिटिश जर्नल ऑफ़ एडिक्शन के एक अध्ययन का निष्कर्ष यह ही कि हालांकि कभी-कभार ही निदान किया जाता है, फिर भी कैफिनिज्म से आबादी का दसवां भाग पीड़ित हो सकता है। थिएनाइन के सह-प्रबंध से कैफीन-प्रेरित दुश्चिंता में भारी कमी पायी गयी।

याददाश्त और विद्या प्राप्ति पर प्रभाव

अध्ययनों की एक श्रृंखला में पाया गया कि कैफीन का नूट्रोपिक (nootropic) प्रभाव पड़ सकता है, स्मृति और विद्या प्राप्ति में कुछ परिवर्तनों को उत्प्रेरित कर सकता है।
शोधकर्ताओं ने पाया है कि लंबी अवधि तक कैफीन की कम खुराक लेने से चूहों में हिप्पोकैम्पस-निर्भर विद्या प्राप्ति धीमी होती है और दीर्घावधि स्मृति क्षीण होती है। प्रयोग के दौरान पाया गया कि नियंत्रित की तुलना में चार हफ्ते तक कैफीन के सेवन से उल्लेखनीय रूप से हिप्पोकैम्पल न्यूरोजेनेसिस में भी कमी आती है। निष्कर्ष यह निकला कि लंबे समय तक कैफीन के सेवन से हिप्पोकैम्पल न्यूरोजेनेसिस के प्रावरोध के माध्यम से आंशिक रूप से हिप्पोकैम्पस-निर्भर विद्या प्राप्ति या सीखने तथा स्मृति अवरोधन हो सकता है।.
एक अन्य अध्ययन में, चूहे के न्यूरॉन्स इन विट्रो में कैफीन डाला गया। हिप्पोकैम्पस (स्मृति के साथ जुड़ा मस्तिष्क का एक भाग) से लिया डेंड्रीटिक स्पाइन्स (न्युरोंस के बीच संपर्क बनाने में इस्तेमाल होने वाली मस्तिष्क कोशिका का एक भाग) 33% तक बढ़ गयी और नयी स्पाईन्स की रचना हुई। एक या दो घंटे के बाद, हालांकि, ये कोशिकाएं अपने मूल आकार में वापस लौट गयीं। 
एक अन्य अध्ययन से पता चला कि कैफीन के 100 मिलीग्राम के सेवन के बाद मानव पात्रों के ललाट के हिस्से में स्थित मस्तिष्कीय क्षेत्र में गतिविधि बढ़ गयी, जहां कार्यरत स्मृति तंत्र का एक भाग और ध्यान को नियंत्रित करनेवाला मस्तिष्क का एक हिस्सा एंटीरियर सिंगुलेट कोर्टेक्स (anterior cingulate cortex) स्थित है। स्मृति कार्यों में कैफीनयुक्त पात्रों ने भी बेहतर प्रदर्शन किया।
हालांकि, एक अलग अध्ययन से पता चला कि कैफीन लघु-अवधि स्मृति को क्षीण कर सकता है और टिप ऑफ़ द टंग फेनोमेना (कोई बात जबान पर आते-आते अटक जाने का वाकया) की संभावना बढ़ जाती है। अध्ययन ने शोधकर्ताओं को यह सुझाव देने की अनुमति दी कि कैफीन लघु-अवधि स्मृति में वृद्धि कर सकता है जब याद आने वाली सूचना या तथ्य सोच की वर्तमान धारा से संबंधित होते हैं, लेकिन यह भी परिकल्पना की गयी कि जब सोच की धारा असंबंधित हो तो कैफीन लघु-अवधि स्मृति को अटकाने का काम भी करता है। संक्षेप में, कैफीन का सेवन ध्यान केंद्रित सोच से संबंधित मानसिक प्रदर्शन में वृद्धि करता है, जबकि यह व्यापक-सीमा की सोच क्षमताओं में कमी ला सकता है।

हृदय पर प्रभाव

ह्रदय की मांसपेशियों की कोशिकाओं की सतह पर रिसेप्टरों को कैफीन बांधता है, जिससे कोशिकाओं के अंदर cAMP के स्तर में वृद्धि हो जाती है (cAMP को घटाने वाले एंजाइमों को अवरुद्ध करके), एपिनेफ्राइन के प्रभावों का अनुकरण करके (जो उन कोशिकाओं के रिसेप्टरों को बांधता है जो cAMP उत्पादन को सक्रिय करती हैं). cAMP एक "सेकंड मेसेंजर" के रूप में काम करता है और बड़ी तादाद में प्रोटीन किनासे A (PKA; cAMP-निर्भर प्रोटीन किनासे) को सक्रिय करता है। यह ग्लायकोलायसिस की दर में वृद्धि का समग्र प्रभाव है और इससे मांसपेशी संकुचन तथा तनाव मुक्ति के लिए एटीपी (ATP) की उपलब्धता की मात्रा में वृद्धि होती है। एक अध्ययन के अनुसार, कॉफी के रूप में कैफीन, महामारी विज्ञान के अध्ययनों में उल्लेखनीय रूप से ह्रदय रोग के जोखिम को कम करता है। हालांकि, सुरक्षात्मक प्रभाव सिर्फ उन प्रतिभागियों में पाये गये जो गंभीर रूप से हायपरटेंसिव नहीं थे (अर्थात, वे रोगी जो बहुत अधिक उच्च रक्त दबाव के नहीं हैं). इसके अलावा, 65 साल से कम के प्रतिभागियों में या उसी उम्र के या 65 वर्ष से अधिक के लोगों की प्रमस्तिष्‍कवाहिकीय रोग से मृत्यु (cerebrovascular disease mortality) में कोई विशेष सुरक्षात्मक प्रभाव नहीं पाए गये। शोध का कहना है कि कैफीनयुक्त कॉफी का पान करना धमनी की दीवारों के कड़ेपन में अस्थायी वृद्धि का कारण हो सकता है।

बच्चों पर प्रभाव

यह आम मिथक है कि अत्यधिक मात्रा में कैफीन का सेवन करने पर बच्चों; खासतौर पर छोटे और किशोरों में विकास रुक जाता है - हाल ही में हुए वैज्ञानिक अध्ययन ने इस धारणा को गलत साबित कर दिया है। कैफीन का प्रभाव बच्चों पर उतना ही होता है, जितना कि वयस्कों पर.
हालांकि, अनुषांगिक पेय जिसमे कैफीन पाया जाता है, जैसे ऊर्जा पेय इसमें बड़ी मात्रा में कैफीन होता है, लंबे समय तक कैफीन के सेवन से होनेवाले प्रतिकूल प्रभावों को देखते हुए दुनिया भर के बहुत सारे स्कूलों में इसे प्रतिबंधित कर दिया गया है। अध्ययन में कैफीन मिश्रित कोला से बच्चों में अतिसक्रियता पायी गयी।

गर्भावस्था के दौरान कैफीन का सेवन

एक 2008 में हुए अध्ययन से पता चला कि जो गर्भवती महिलाएं प्रतिदिन 200 मिलीग्राम या उससे अधिक कैफीन का सेवन करती हैं उनमें, सेवन नहीं करने वाली महिलाओं की तुलना में, गर्भपात का खतरा दोगुना होता है। हालांकि, 2008 के एक अन्य अध्ययन में गर्भपात और कैफीन के सेवन के बीच कोई संबंध नहीं पाया गया। ब्रिटेन की फूड स्टेंडर्ड्स एजेंसी ने सिफारिश की है कि गर्भवती महिलाओं को प्रतिदिन 200 मिलीलीटर से कम कैफीन - दो कप इंस्टैंट कॉफी या आधा से दो कप ताजे कॉफी के बराबर - लेना चाहिए।  एफएसए (FSA) ने कहा कि अध्ययन की रूपरेखा ने यह निश्चित करना असंभव बना दिया कि यह अंतर खुद कैफीन के कारण है, या इसके अलावा अन्य जीवन शैली के अंतर संभवतः कैफीन के अत्यधिक उपभोग के साथ जुड़े हुए हैं, लेकिन चौकस रहने की सलाह देने का निर्णय किया गया।
कैसर परमानेंट डिवीजन ऑफ रिसर्च के डॉ॰ डे-कुन ली ने अमेरिकन जर्नल ऑफ ऑब्स्टेट्रिक्स और गाइनोकॉलॉजी में एक आलेख में लिखा है कि प्रतिदिन 200 मिलीलीटर या उससे अधिक लेना, दो या दो से अधिक कप लेने जितना है, "इससे गर्भपात का खतरा काफी अधिक बढ़ जाता है". हालांकि, न्यूयॉर्क के माउंट सिनाई स्कूल ऑफ मेडिसीन के डॉ॰ डेविड ए सैविटिज एक समुदाय और गर्भनिरोधक दवा के प्रोफेसर और एपिडेमोलॉजी के जनवरी अंक में इस विषय पर प्रकाशित एक अन्य नए अध्ययन के प्रमुख लेखक ने गर्भपात और कैफीन सेवन के बीच कोई संबंध नहीं पाया है।

आनुवंशिकी और कैफीन चयापचय

युनिवर्सिटी ऑफ टोरेंटो में 2006 में डॉ॰ अहमद अल सोहेमी द्वारा किए गए एक अध्ययन ने जीन प्रभावित कैफीन चयापचय और सेहत पर कॉफी के प्रभाव की खोज की। 
कुछ लोग एक विशिष्ट प्रकार के साइटोक्रोम पी450 (P450) जीन के रूपांतरण के कारण सामान्य लोगों की तुलना में कैफीन को बहुत ही धीमी गति से पचाते हैं और जिन लोगों में यह जीन होता है उनके अधिक मात्रा में कॉफी पीने से हृदयपेशीय रोधगलन (मायोकार्डियल इन्फार्क्शन) का खतरा हो सकता है। हालांकि लगता है कि कॉफी में द्रुत चयापचय करने वाले निरोधी प्रभाव होते हैं। तुलनात्मक रूप से सामान्य लोगों में धीमी और तेज चयापचय आम हैं और इसके लिए सेहत पर कैफीन के प्रभाव पर होनेवाले अध्ययनों की भिन्नता को जिम्मेवार ठहराया गया है।

अंतःचाक्षुश (इंट्राऑक्यूलर) दबाव और कैफीन

हाल के डेटा के अनुसार कैफीन के सेवन से अंतःचाक्षुश दबाव में वृद्धि हो सकती है। जिन्हें खुले कोण का ग्लुकोमा है, उनके लिए यह विशेष ध्यान देने की बात हो सकती है।

कैफीन को अलग करने की प्रक्रिया (डिकैफीनेशन)

कैफीनमुक्त कॉफी और कैफीन के उत्पादन के लिए कॉफी से कैफीन का निष्कर्षण, एक महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रिया है और यह काम विभिन्न तरह के विलायक (सॉल्वेंट) का उपयोग करके किया जा सकता है। बेंजीन क्लोरोफॉर्म, ट्राइक्लोरेथाइलिन (trichloroethylene) और डिक्लोरोमिथेन (dichloromethane) इन सभी का सालों से प्रयोग किया जा रहा है, लेकिन सुरक्षा, पर्यावरणीय प्रभाव, लागत और स्वाद के कारणों से इनका निम्नलिखित प्रमुख तरीकों द्वारा अधिक्रमण हो रहा है:

जल निकासी

कॉफी बीन्स को जल में भिगोया जाता है। जिस जल में कैफीन के अलावा अन्य बहुत तरह के यौगिक होते हैं जो कॉफी के स्वाद को बढ़ाते हैं, उस जल को सक्रिय चारकोल से पारित कराया जाता है, जिससे कैफीन अलग हो जाता है। इसके बाद बगैर कैफीन के कॉफी को इसके मूल स्वाद के साथ निकाल कर उस जल से बीन्स को अलग करके वाष्पायित कर सुखाया जा सकता है। कॉफी निर्माता कैफीन को अलग निकाल लेते हैं और शीतल पेय में इसका इस्तेमाल करने के लिए और बगैर नुस्खा के कैफीन की गोलियों के रूप में फिर से बेच देते हैं।

अत्यंत सूक्ष्म कार्बन डाइऑक्साइड निष्कर्षण

सूक्ष्म कार्बन डाइऑक्साइड कैफीन के लिए उत्कृष्ट गैर-आयोनिक विलायक है और जैविक विलायक, जिसका उपयोग विकल्प के तौर पर किया जाता है, की तुलना में कहीं अधिक सुरक्षित है। निष्कर्षण की प्रक्रिया सरल है: 31.1 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर हरे कॉफी बीन्स पर CO₂ डाला जाता है और 73 एटीएम (atm) का दबाव डाला जाता है। ऐसी स्थिति में, CO₂ की अवस्था अत्यंत सूक्ष्मतर हो जाती है: इसमें गैस जैसी विशेषता होती है जो इसे बीन्स में बहुत गहराई तक जाने देता है, लेकिन इसमें तरल की भी विशेषता होती है जो 97-99% कैफीन को घुला लेता है। फिर CO₂ वाले कैफीन में से कैफीन निकालने के लिए उच्च दबाव के साथ पानी का छिड़काव किया जाता है। तब कैफीन चारकोल में अधिशोषण (adsorption) द्वारा (जैसे कि ऊपर) या आसवन (distillation) या पुन:क्रिस्टिलीकरण (recrystallization) या विपरीत परासरण (osmosis) द्वारा अलग किया जा सकता है।

कार्बनिक विलायक द्वारा निष्कर्षण

पहले इस्तेमाल होने वाले क्लोरीनेटेड व एरोमेटिक विलायकों की तुलना में एथिल एसीटेट जैसे कार्बनिक विलायक कम स्वास्थ्य व पर्यावरणीय जोखिम उपस्थित करते हैं। प्रयुक्त कॉफी बागान से प्राप्त ट्राइग्लिसराइड तेल का इस्तेमाल एक अन्य पद्धति है।

धर्म

कुछ पूर्ववर्ती संत (मोरमन्स), सेवेंथ-डे एडवेंटिस्ट, चर्च ऑफ गॉड (रेस्टोरेशन) अनुयायी और ईसाई वैज्ञानिक कैफीन का उपभोग नहीं करते. इन धर्मों के कुछ अनुयायियों का मानना है कि एक गैर-औषधीय, मनोस्फूर्तिदायक पदार्थ का उपभोग नहीं करना चाहिए या उनका विश्वास है कि किसी नशीले पदार्थ का सेवन नहीं करना चाहिए।
द चर्च ऑफ़ जीसस क्राइस्ट ऑफ़ लेटर-डे सैंट्स ने कैफीनयुक्त पेय के सेवन के बारे में निम्नलिखित बातें कही है: "कोला पेयों के सन्दर्भ में चर्च ने कभी भी आधिकारिक रूप से इस बारे में कोई कदम नहीं उठाया है, लेकिन चर्च के नेताओं की सलाह है और हम अब विशेष रूप से ऐसे किसी भी पेयों के खिलाफ सलाह देते हैं जिनमें हानिकारक दवाएं शामिल होती है, जिससे परिस्थितिवश आदत लग सकती है। जिस किसी पेय पदार्थ में शरीर के लिए हानिकारक सामग्री होती है, उससे बचा जाना चाहिए."
गौड़ीय वैष्णव या चैतन्य वैष्णव भी आम तौर पर कैफीन से दूर रहते हैं, क्योंकि उनका कहना है कि यह मन को दूषित करता है और यह इंद्रियों को अत्यधिक-उत्तेजित करता है। एक गुरु के मातहत आने से पहले किसी व्यक्ति को कम से कम एक साल के लिए कैफीन (शराब, निकोटिन और ड्रग्स सहित) से दूर रहना जरुरी है।
इस्लाम में कैफीन के संबंध में मुख्य नियम यह है कि इसके सेवन की अनुमति है, लेकिन यह ध्यान देने योग्य बात है कि इसका अतियोग्य वर्जित है और यह किसी की सेहत को गंभीर नुकसान पहुंचा सकता है। जहां तक कॉफी में कैफीन का सवाल है, इमाम शिहाब अल-दीन ने कहा: 'इसका सेवन हलाल (वैध) है, क्योंकि सभी चीजें हलाल (वैध) है केवल उन्हें छोड़कर जिसे अल्लाह ने हराम (अवैध) बनाया है'.