化學特性
咖啡因屬於甲基黃嘌呤的生物堿。純的咖啡因是白色的，強烈苦味的粉狀物。它的化學公式是C8H10N4O2。它的化學名是1,3,7-三甲基黃嘌呤或3,7-二氫-1,3,7三甲基-1H-嘌呤-2,6-二酮。
物理特性
純咖啡因無嗅，白色，呈絨毛狀、針狀或粉狀。
沸點：178°C（升華）
熔點：238°C
對比密度：1.2
揮發性：0.5%
蒸氣壓：760毫米水銀柱（178°C）
pH值：6.9（1%的溶液）
在水中的可溶性：2.17%
蒸氣密度：6.7
分子量：194.19
來源
食品工業中咖啡因的主要來源是咖啡豆。但咖啡豆的咖啡因含量會因品種不同也有變。2004年在埃塞俄比亞發現的壹些樹，咖啡因量比平均高15倍。壹杯咖啡含咖啡因的量從75至250毫克不等。茶和可樂的的咖啡因含量比咖啡少，而馬黛茶則高得多。下面是壹些食物的咖啡因含量：
巧克力
甜苦巧克力—875毫克/千克
奶油巧克力—100至210毫克/千克
可可—17毫克/升
咖啡
新鮮沖咖啡—130至680毫克/升
無咖啡因咖啡—13至20毫克/升
速溶咖啡—130至400毫克/升
意大利特濃咖啡—3400毫克/升
茶
（與泡茶方法、時間有關）
紅茶—100至470毫克/升
烏龍茶—120毫克/升
綠茶—85毫克/升
白茶—68毫克/升
咖啡因茶—17毫克/升
茶裏的咖啡因有時被稱為茶因。人們或許認為兩者不同,但茶葉中還有其他黃嘌呤，包括茶堿，馬黛因等化合物。
紅牛飲料
紅牛飲料（中國地區產）—50毫克/罐
可樂類飲料
可樂類飲料—約45毫克/罐
新陳代謝和毒性
在大腦中咖啡因可以阻擋腺嘌呤核苷接受器。腺嘌呤核苷與它的接受器結合後可以減緩神經細胞的活動。壹般在睡眠時兩者結合。咖啡因分子與腺嘌呤核苷類似，可以與同壹種接受器結合。但它不促使細胞活動降低，相反地，它阻止腺嘌呤核苷與它的接受器結合。其結果是神經細胞活動增高，神經細胞分泌激素腎上腺素。腎上腺素導致心跳加快，血壓增高，肌肉中的血流量提高，皮膚和內臟的血流量降低，肝臟向血液釋放葡萄糖。此外咖啡因與氨基丙苯壹樣可以提高腦內的神經遞質多巴胺。
與其它刺激中樞神經系統的物質和酒精不同的是，咖啡因的作用相當短。對大多數人來說，咖啡因不影響他們的註意力和其它高級智力功能，因此含咖啡因的飲料往往在工作場所飲用。
長時間飲用咖啡因可以導致身體對咖啡因的習慣化。假如這時中斷使用咖啡因，身體會對腺嘌呤核苷過分靈敏，血壓會過度降低，導致頭疼和其它癥狀。最近的壹些研究似乎說明飲用咖啡因可以減低獲得帕金遜癥的危險，但這個研究的結論還有待證實。
太多咖啡因可以導致咖啡因中毒。其癥狀是煩躁、緊張、刺激感、失眠、面紅、多尿和消化道不適。有些人在每日服用250毫克以下時就會有這些癥狀。每天多於1克可以導致痙攣、思想和語言突然轉換、心跳不穩、心動過速和精神運動性激越。咖啡因中毒的癥狀優點類似恐慌癥和全面化焦慮癥。192毫克/體重千克或對普通成年人來說72杯咖啡可能可以導致半數人死亡。
對人來說，咖啡因是安全的，但咖啡因和其它與它類似的物質如茶堿、咖啡堿等可以對其它動物毒性很大，比如對狗和馬，原因是這些動物肝臟的新陳代謝與人不同。
最近研究還發現，咖啡因可以減小獲得糖尿病的危險。每天服7杯以上咖啡的病人獲糖尿病的危險可以減半。
濫用和上癮
壹般人服用咖啡因是因為它的刺激作用。今天，咖啡因也可以高純度地被生產，比如咖啡因藥片。許多學生和做夜班的人服用咖啡因藥片。由於有人因為服用這樣的藥片而導致咖啡因過量死亡，這些藥片受到輿論的攻擊。
歷史
1819年德國化學家弗裏德裏希·費迪南·龍格首次提煉了咖啡因。