Die in Koffein vorhandenen funktionellen Gruppen sind Amine, Amide und eine Alkengruppe. Durch den Vergleich einer Liste funktioneller Gruppen mit der Struktur von Koffein ist es möglich, ein Alken, zwei Amide und zwei zu finden Amine.
Die vier Stickstoffatome im Koffeinmolekül ergeben entweder Amine oder Amidgruppen, je nachdem, ob sie an ein Carbonyl gebunden sind, das ein Kohlenstoffatom mit einer Doppelbindung an ein Sauerstoffatom ist. Amingruppen bestehen aus jedem Kohlenstoffatom, das an einen Stickstoff gebunden ist, solange das Kohlenstoffatom nicht Teil eines Carbonyls ist, in diesem Fall handelt es sich um Amide. Alkene sind zwei Kohlenstoffatome mit einer Doppelbindung zwischen ihnen, die an der Stelle zu sehen ist, an der sich die beiden Koffeinringe treffen.
