更新时间：2023-08-15 18:30
羟基（Hydroxy group），是一种氧原子以共价键与氢原子连接的化学官能团，化学式为-OH，凡有机化合物的醇、酚及酸等分子结构中都含有羟基，在酚中的基称为酚羟基，在醇分子中的称为醇羟基。
酚羟基显弱酸性，能与三氯化铁发生显色反应，可用于酚的定性分析。酚羟基还是一个强的邻对位定位基，能使苯环活化。苯酚很容易发生卤代、硝化和磺化等亲电取代反应。
醇羟基中的O—H键为极性键，氢原子很活泼，也呈现出弱酸性，可以与活泼钠、钾反应生成醇盐，同时放出氢气；能与卤化氢反应生成相应的卤代烃和水；也可以与无机化合物含氧酸（如硝酸、硫酸、亚硝酸和磷酸等)反应，发生分子间脱水而生成相应的无机酸酯；此外，醇羟基在浓硫酸或氧化铝的催化作用下，能发生脱水反应；受羟基影响，醇分子中的α-H较活泼，可以被多种氧化剂氧化，醇的结构不同、氧化剂不同，氧化产物也各异。
无论是醇羟基还是酚羟基均容易被多种氧化剂所氧化。因此，在多官能团化合物的合成过程中，羟基或者部分羟基需要先被保护，阻止它参与反应，在适当的步骤中再被转化。羟基的保护方法是将其转化为醚、硅醚、氧基烷基醚或等。
根据羟基所连的碳是否是芳环碳原子，羟基分为两种，连在芳环碳原子上的羟基，称为酚羟基，不连在芳环碳原子上的羟基，称为醇羟基。
连在芳环碳原子上的羟基，称为酚羟基，酚羟基中的氧原子接近于sp2杂化，其中一对孤对电子与苯环的大π键形成共轭体系，由于酚羟基氧原子上的孤对电子因共振效应向苯环偏移，芳环上电子云密度增大，易发生亲电取代反应；使O-H键的极性进一步增大，容易异裂释放出质子，如苯酚等。
羟基与脂族或环脂族基相连的化合物是醇羟基化合物，其一OH基团是醇基。醇基与伯，仲或叔碳原子相连成为伯醇，仲醇和叔醇。按醇分子中所含基的数目，可分为一元醇（一羟醇）和多元醇（多醇）。多醇中的基在相邻的碳原子上时，叫做邻醇基。如甲醇、乙醇、DL-乳酸等。
水、醇、羧酸和许多其他含羟基的化合物可以很容易地去质子化形成氢键。 根据形成的氢键的不同，最终物质的熔沸点、水溶性等也会发生改变。如乙醇与水形成分子间氢键，所以乙醇与水可以混溶；如邻硝基苯酚，羟基和硝基可形成分子内氢键，对硝基酚因硝基和羟基间隔较远，不能形成分子内氢键，但能与水形成分子间氢键，所以邻硝基苯酚在水中的溶解度比对硝基苯酚小。
酚羟基的酸性：酚类化合物一般显弱酸性，能与氢氧化钠生成易溶于水的酚钠。
酚类化合物pKa都在10左右，比水、醇强，比碳酸弱。将CO2通入酚钠的水溶液中，可以使酚重新游离出来。
酚的酸性比水、醇都强，是因为：（1）羟基与芳环共轭的结果，“O一H”键极性增大，氢更容易以H+的形式离去；（2）离去H+后产生苯氧基阴离子，分子中存在共轭，稳定性更高。
与三氯化铁的显色反应：酚羟基与三氯化铁溶液能发生颜色反应，但不同的酚显不同的颜色。例如，苯酚显蓝紫色；邻苯二酚显深紫色；对甲基苯酚显蓝色等。这种特殊的颜色反应，可用于酚的定性分析。
芳环上的亲电取代反应：酚羟基是一个强的邻对位定位基，能使苯环活化。苯酚很容易发生卤代、硝化和磺化等亲电取代反应。
酚羟基的醚化反应和克莱森（Claisen） 重排：酚羟基可以在碱性条件下与卤代烷或烷基磺酸酯反应，可以转化为酚醚。威廉姆森（Williamson） 醚合成法是一种常用于合成醚的有机合成方法，可用于在酚和烷基或芳香基卤化物之间形成碳-氧-碳（C-O-C）键。
酚羟基的酯化反应与弗里斯（Fries）重排：Fries 重排（Fries rearrangement）是一种有机化学中的重排反应，通常涉及芳香酯分子中的醚氧（-OR）基团的迁移，从而形成新的芳香酯或芳香化合物。Fries重排是一种用于有机合成中合成芳香酮和芳香酯的方法。这个反应通常适用于含有特定结构的芳香酯，因为醚氧基团的位置和芳香环上的取代基可以影响反应的效率和选择性。
硝化反应与磺化反应：由于酚分子中的羟基参与了 p-π 共轭体系，因此其对于取代反应的容易性较低。但是，苯环上的氢原子可以被取代，发生卤化、硝化和磺化等反应。此外，羟基的位置使其成为邻位和对位定位基，这对于苯环中的反应有活化作用，因此酚相对于苯更容易进行亲电取代反应。
醇羟基决定了醇的化学性质，由于氧的电负性比较大，氧原子形成的C-O键和O-H键有很强的极性，都可以发生断裂。C-O键断裂主要发生取代反应；OH键断裂主要表现出醇的酸性；羟基氧原子上的孤对电子能接受质子，具有一定的碱性（路易斯碱）和亲核性；羟基是吸电子基团，因此醇的α-碳上的氢原子也表现出一定的活性，可以发生氧化和脱氢反应。另外，在一定条件下，基和β-H可以消去，形成不饱和键。
与活泼金属发生反应：醇羟基中的O—H键为极性键，氢原子很活泼，呈现出弱酸性，故可以与活泼钠、钾反应生成醇盐，同时放出氢气，但反应速度比活泼金属与水反应的速度慢。
与无机化合物含氧酸反应：醇羟基与无机含氧酸（如硝酸、硫酸、亚硝酸和磷酸等)反应，发生分子间脱水而生成相应的无机酸酯。
脱水反应：醇羟基在浓硫酸或氧化铝的催化作用下，能发生脱水反应。脱水方式有两种：一种是分子内脱水生成不饱和烃，在相对较高的温度下进行；另一种是分子间脱水生成醚，在相对较低的温度下进行。
氧化反应：受羟基影响，醇分子中的α-H较活泼，可以被多种氧化剂氧化，醇的结构不同、氧化剂不同，氧化产物也各异。
羟基是有机化学中最常见的官能团之一，无论是醇羟基还是酚羟基均容易被多种氧化剂所氧化。因此，在多官能团化合物的合成过程中，羟基或者部分羟基需要先被保护，阻止它参与反应，在适当的步骤中再被转化。对于羟基的保护和去保护，其方法是基团保护中研究最多，其保护基团种类也是最多的。
羟基的保护方法是将其转化为醚、硅醚、烷氧基烷基醚或酯等。
醚保护基：主要有甲基醚（Me）、苦基醚（Bn）、对甲氧基苯基醚（PMB）、3，4-二甲氧基苯基醚（DMB或DMPB）、三苯甲基醚（Tr）、叔丁基醚和烯丙基醚等。
硅醚保护基：主要有三甲基硅醚（TMS）、三乙基硅醚（TES）、叔丁基二甲基硅醚（TBDMS或TBS）、三异丙基硅醚（TIPS）、叔丁基二苯基硅醚（TBDPS）等。TBDPS选择性保护伯和仲基。TIPS选择性保护伯羟基。用相应的氯代硅烷在咪唑催化剂下室温时即可导入硅醚保护基。硅醚保护基对氧化剂、还原剂等稳定，但对酸和碱敏感，因此用酸或碱都可以除去保护基。由于F-Si的键能比O-Si大得多，因此硅醚保护基都可以用含试剂除去。
烷氧基烷基醚保护基：主要包括甲氧基甲基醚（MOM）、甲氧基乙氧基甲基醚（MEM）、甲硫基甲基醚（MTM）、苯氧基甲基醚（BOM）和四氢吡喃醚（THP）等。四氢吡喃醚是醇羟基常用的保护方法之一。
酯保护基：羟基可以转变为酯衍生物进行保护，常用的酯保护基为乙酸酯和苯甲酸酯，由伯、仲醇在吡啶或三乙胺等存在下分别与乙酸酐和苯甲酰氯反应得到。叔醇的化较难进行，但与乙烯酮反应可得到乙酸酯。酯不易被氧化，对催化氢化等反应较稳定。酯保护基一般在碱性条件下除去。
有机化合物分子中引入羟基的反应称为羟基化。应用羟基化反应可制得各种酚、醇及烯醇体三类，产品大量用于生产染料、塑料、合成树脂、农药、医药、各种助剂、香料和食品添加剂等。另外，通过酚类可以进一步合成烷基酚醚、二芳醚、芳伯胺和二芳基仲胺等中间体。
引入羟基的方法主要有：
（1）芳磺酸盐的碱熔：芳磺酸盐在高温与熔融的氢氧化钠（或苛性碱溶液）作用下，使磺基被羟基所置换的反应叫做碱熔。碱熔是工业上制备酚类的最早方法。其优点是工艺过程简单，对设备要求不高，适用于多种酚类的制备。缺点是需要使用大量酸碱、三废多、工艺落后。对于大吨位酚类，如苯酚、间甲酚、对甲基苯酚等，已向于改用其他更加先进的生产。
（2）卤素化合物的水解：脂链上的卤基比较活泼，它与氢氧化钠溶液在较温和的条件下相作用即可生成相应的醇。除了氢氧化钠以外，也可以使用价廉的温和碱性剂，例如碳酸钠和氢氧化钙（石灰乳）等。该水解属于亲核取代。脂链上各种卤素在水解时的活泼性次序是：碘＞溴＞氯。
（3）芳伯胺的水解：用硝化一还原法先在芳环上引入氨基，然后将氨基转变为羟基也是在芳环上引入羟基的重要方法之一。但它比磺化一碱熔法或氯化一水解法的合成路线长，设备的腐蚀较严重。因此其应用受到限制。实际上，主要用于1-萘酚及其某些衍生物和在某些特定位置上引入羟基的化合物制备。主要方法有三种：酸性水解法、碱性水解法、用亚硫酸氢钠的水解。
（4）重氮盐的水解：由芳伯胺重氮化生成的重氮盐经酸性水解即可得到酚。利用此法可将羟基导入指定的位置，可作为碱熔方法的补充。此法特别是对某些结构的酚，因定位关系而不易制得时，更有实用价值。常用的重氮盐是重氮硫酸氢盐，分解反应常在硫酸溶液中进行。重氮盐的水解不宜采用盐酸和重氮盐酸盐，因为氯离子的存在会导致发生重氮基被氯原子置换的副反应。重氮盐水解成酚的一个改良方法是将重氮盐与氟硼酸作用，生成氟硼酸重氮盐，然后用冰乙酸处理，得乙酸芳酯，再将它水解即得到酚。
（5）硝基化合物的水解：芳环上的硝基若受邻、对位上强吸电子基团的影响而得到活化，则这种活化后的硝基在亲核试剂氢氧化钠作用下也可以转化为羟基。动力学研究认为硝基的亲核取代的相对速度大于氯原子。
（6）环烷的氧化——脱氢：有实用意义的是四氢萘氧化脱氢制1-萘酚。1-酚是合成农药西维因的中间体，需要量很大。四氢萘法是较理想的方法，整个工艺过程不用酸、碱，三废少，产品质量好，成本低，使于连续化生产和自动控制，适合于大规模生产，已有万吨级生产装置。
（7）芳羧酸的氧化——脱羧：甲苯经氧化为苯甲酸，苯甲酸在铜-镁催化剂存在下反应，氧化脱羧生成苯酚。
（8 ）芳环上直接引入羟基：苯的直接氧化制苯酚的反应是比较困难的，这是因为：苯分子中由六个π电子构成的共轭分子轨道，使苯分子在热力学上具有相当特殊的稳定性，难以进行加成和氧化；反应产物酚的化学活性比苯高，生成的酚将进一步反应，生成多元酚或其他产物。
气辉（airglow）是白昼吸收太阳光而蓄能在高大气圈中的反应所致。地球上面的天空以眼睛看不到的微弱辉光弥漫于白昼与黑夜；不单是它太微弱，而且它的强烈辐射处于可见谱带之外。夜辉在天顶最微弱面在天空下面强度增加。在水平线之上10°左右达到极大。曾经估算过气辉的高度在100—200公里之间。大多数可见光来自原子氧谱中的某些禁线。红外区内辐射的强度很大，并且是由于羟基分子（—OH）的某种跃迁所致。
“ 金星快车” 首次在金星大气中发现羟基分子。金星上的羟基分子被发现于金星的外层大气中，大约离金星表面100千米处。“ 金星快车” 是通过羟基分子发出的红外辐射而发现它们的。金星高层大气中发射红外辐射的羟基分子带非常窄， 只有10千米宽。
印度空间研究组织（ISRO）的首次登月任务是月球轨道器“月船1号”。它于2008年10月22日使用极轨卫星运载火箭C11发射，对月球表面进行探测。设计该航天器并将其送入月球轨道的印度空间研究组织指出，其最重要的成就是探测到了羟基（-OH）和水，主要存在于月球南极地区。
美国航空航天局（NASA) 卡西尼号航天器在375000km距离处对月球进行了一系列成像，这些可视光谱图像中的月球近侧图像的最佳分辨率为2km，并无科学价值。红外成像分光光度计以175km的分辨率完成了11次完整扫描和2次部分扫描。10年后，由于在月球表面检测到了水的示踪剂羟基，这些图像被重新评估，不仅证实了这一发现，而且给出了月球近地面的轻基分布比例图，显示其在月球风化层中的浓度为1/1000。
2016年2月，嫦娥三号探测器搭载仪器测量到月球外大气层中OH自由基（radicals）的密度，并发现了低水平的羟基（hydroxyl），表明月球非常干燥，这对那些希望在月球找到地下水的人来说是一条不好的消息。
2013年，使用紧凑型火星勘测成像光谱仪（CRISM）在火星极地冬季大气的夜光中观测到OH近红外光谱。
来自日本、英国、意大利、美国的国际合作团队在系外行星WASP 33b的大气中检测到了一种新的化学标志物羟基分子(OH),这也是首次在系外行星的大气中发现羟基分子的存在。
羟基自由基是已知的最强的氧化剂，它比高锰酸钾和重铬酸钾的氧化性还强，是氧气的三电子还原产物，反应性极强，寿命极短，在水溶液中仅为10-6s；在很多缓冲溶液中，只要一产生，就会和缓冲溶液反应。它几乎可以和所有细胞成分发生反应，对机体危害极大。但是由于它的作用半径小，仅能和它的邻近分子反应。
羟基自由基可以参与抽氢、加成及电子转移等三类反应。能影响生物体中蛋白质活性、损伤DNA结构和碱基组分。
羟基吸收峰在（3130～3700）cm-1区域内。对于任何情况下都不形成氢键的“自由”状态羟基（如酚羟基附近有大的取代基时），在（3570～3700）cm-1有宽峰。多数羟基化合物的分子间会形成氢键，从而在（3130～3570）cm-1出现强的宽峰。这类化合物若在惰性溶剂的稀溶液中测定，羟基吸收峰变得很锐利，且落入（3570~3700）cm-1范围。如果在稀溶液中测定也没有变化，说明羟基与分子的其他极性基团形成氢键，羟基间不存在氢键。形成分子内氢键时羟基吸收峰是（3130～3570）cm-1的锐峰。（3130~3700）cm-1区域的谱带对于指示基的存在是很可靠的，尤其是酚。
伯醇、仲醇可被铬酸试剂快速氧化，5s内即可产生明显的颜色变化，溶液由橙色变为蓝绿色，而在相同条件下，叔醇不起反应。因此，铬酸试验可使伯、仲、叔醇区分开。
不同类型的醇与氯化锌盐酸（Lucas）试剂反应的速率不同，叔醇最快，仲醇次之，伯醇最慢，因此可用来区别伯、仲、叔醇。含3～6个碳的醇可溶于氯化锌-盐酸溶液中，反应后生成不溶于试剂的卤代烷，故会出现浑浊或分层，利用各种醇出现浑浊或分层的速度不同可加以区别。含6个以上碳原子的醇类不溶于氯化锌-盐酸溶液中，不能用此法检验；甲醇、乙醇所生成的相应卤代烷为气体，也不能用此法加以区分。
酚类化合物具有弱酸性，与强碱作用生成酚盐，可溶于水，酸化后可使酚游离出来。大多数酚能与三氯化铁发生特殊的颜色反应，而且各种酚与三氯化铁产生的颜色不同，多数酚呈现红色、蓝色、紫色或绿色，颜色的产生是由于形成解离度很大的配合物。
一般烯醇类化合物也能与三氯化铁起颜色反应，多数为红紫色。大多数硝基酚类、间羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸不起颜色反应。某些酚如α-萘酚、β-萘酚等由于在水中溶解度很小，它的水溶液与三氯化铁不起颜色反应，可采用乙醇溶液。羟基的存在，使苯环活性增加，因此酚类能使溴水褪色，形成溴代酚析出。