羥烷基化反應是親電取代反應，能使羥基氧原子上電子云密度升高的結構，其反應活性也高，相反，使羥基氧原子上電子云密度降低的結構，其反應活性也低。可見，醇羥基的反應活性通常較酚羥基的高。因酚羥基不夠活潑，所以需要使用活潑烷基化劑，只有很少情況會使用醇類烷化劑。
基本介紹
- 中文名：羥烷基化
- 外文名：hydroxy alkylation
- 學科：化學
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定義
向醇羥基或酚羥基的氧原子上引入烷基，生成醚類化合物的反應過程為羥烷基化。反應常用的羥烷基化劑有活性較高的鹵烷、酯、環氧乙烷等，也有活性較低的醇。
原理
羥烷基化反應是親電取代反應，能使羥基氧原子上電子云密度升高的結構，其反應活性也高，相反，使羥基氧原子上電子云密度降低的結構，其反應活性也低。可見，醇羥基的反應活性通常較酚羥基的高。因酚羥基不夠活潑，所以需要使用活潑烷基化劑，只有很少情況會使用醇類烷化劑。
用鹵烷的羥烷基化
此類反應容易進行，一般只要將酚先溶解於稍過量的苛性鈉水溶液中，使它形成酚鈉鹽，然後在合適的溫度下加入適量鹵烷，即可得良好收率的產物。但當使用沸點較低的鹵烷時，則需要在壓熱釜中進行反應。如在高壓釜中加入氫氧化鈉水溶液和對苯二酚，壓入氯甲烷（沸點-23.7℃）氣體，密閉，逐漸升溫至120℃和0.39～0.59MPa，保溫3小時，直到壓力下降至0.22～0.24MPa為止。處理後，產品對苯二甲醚的收率可達83%。在羥甲基化時，為避免使用高壓釜，或為使反應在溫和條件下進行，常改用碘甲烷（沸點42.5℃）或硫酸二甲酯作烷基化劑。
用酯的羥烷基化
硫酸酯及磺酸酯均是活性較高的良好烷化劑。它們的共同優點是高沸點，因而可在高溫下進行反應，缺點是價格較高。但對於產量小、價值高的產品，常採用此類烷基化劑。特別是硫酸二甲酯套用最為廣泛。例如，在鹼性催化劑存在下，硫酸酯與酚、醇在室溫下能順利反應，並以良好產率生成醚類。
若用硫酸二乙酯作烷化劑時，可不需鹼催化劑；且醇、酚分子中含有羰基、氰基、羥基及硝基時，對反應均不會產生不良影響。
除上述硫酸酯和磺酸酯（無機酸酯）外，還可用原甲酸酯、草酸二烷酯、羧酸酯（有機酸酯）等作烷基化劑。
用環氧乙烷羥烷基化
醇或酚用環氧乙烷的O-烷基化是在醇羥基或酚羥基的氧原子上引入羥乙基。這類反應可在酸或鹼催化劑作用下完成，但生成的產物往往不同。由低碳醇（C1～6）與環氧乙烷作用可生成各種乙二醇醚，這些產品都是重要的溶劑。可根據市場需要，調整醇和環氧乙烷的摩爾比，來控制產物組成。反應常用的催化劑是BF3-乙醚，或烷基鋁。高級脂肪醇或烷基酚與環氧乙烷加成可生聚醚類產物，它們均是重要的非離子表面活性劑，反應一般用鹼催化。由於各種羥乙基化產物的沸點都很高，不宜用減壓蒸餾法分離。因此，為保證產品質量，控制產品的分子量分布在適當範圍，就必須優選反應條件。 例如用十二醇為原料，通過控制環氧乙烷的用量以控制聚合度為20～22的聚醚生成。產品是一種優良的非離子表面活性劑，商品名為乳化劑O或勻染劑O。將辛基酚與其質量分數為1%的氫氧化鈉水溶液混合，真空脫水，氮氣置換，於160～180℃通入環氧乙烷，經中和漂白，得到聚醚產品，其商品名為OP型乳化劑。
知識拓展
把烴基引入有機化合物分子中的C、N、O等原子上的反應稱為烷基化反應，簡稱烷基化。所引入的烴基可以是烷基、烯基、芳基等。其中以引入烷基（如甲基、乙基、異丙基等）最為重要。
廣義的烷化還包括引入具有各種取代基的烴基（—CH2COOH、—CH2OH、—CH2Cl、—CH2CH2Cl等）。
可發生烷基化反應的有機物：芳烴、活潑亞甲基化合物、胺類等。
烷基化試劑種類：鹵烷、烯烴、醇及醚類、硫酸酯、醛和酮，環氧化物等。
烷基化反應在精細有機合成中是一類極為重要的反應，其套用廣泛，塑膠、醫藥、表面活性劑、中間體、染料、催化劑等。
1 利用C-烷基化（Friedel-Crafts反應，簡稱F-C反應）所合成的苯乙烯、乙苯、異丙苯、十二烷基苯等烴基苯，是塑膠、醫藥、溶劑、合成洗滌劑的重要原料。
2 通過烷基化反應合成的醚類、烷基胺是極為重要的有機合成中間體，有些烷基化產物本身就是藥物、染料、香料、催化劑、表面活性劑等功能產品。如環氧化物烷基化（O-烷基化）可製得重要的聚乙二醇型非離子表面活性劑。採用鹵烷烷化劑進行氨或胺的烷基化（N-烷基化）合成的季銨鹽是重要的陽離子表面活性劑、相轉移催化劑、殺菌劑等。
例如，烷基酚聚氧乙烯醚是用途極為廣泛的非離子型表面活性劑（TX-10、OP-10），其製備涉及C-烷化及O-烷化反應。
