羟基 化（hydroxylation），又称羟化，是指向 有机化合物 分子中引入羟基（-OH）的反应过程。这种反应通常涉及到用羟基取代碳上的氢原子（-H）。羟基化的产物可以是醇类、酚类以及其他含羟基的化合物。在生化领域， 催化 羟基化反应的酶被称为羟化酶。
羟基化反应的重要性
通过羟基化反应可制得醇类与酚类化合物。这两类物质在精细化工中具有广泛的用途，主要用于生产合成树脂、各种助剂、 染料 、农药、 表面活性剂 、香料和食品添加剂等。另外，通过酚 羟基 的转化反应还可以制得 烷基酚 醚、二芳醚、芳 伯胺 和二芳基 仲胺 等许多含其他 官能团 的重要中间体和产物。
羟基化方法
向化合物分子中引入羟基的方法很多，其中包括还原、加成、取代、氧化、 水解 、缩合和重排等多种类型的化学反应。例如，采用还原方法将 脂肪酸 及其 或其它 含氧化合物 （如醛或 ）还原，以及在催化剂存在下 芳香烃 与 环氧乙烷 缩合成醇的方法，都是工业生产中合成醇类化合物的重要方法。
苯直接羟基化制备苯酚
主要有以下几种方法：（1）苯与一氧化二氮 反应；（2）苯与分子氧直接氧化法；（3）苯与 过氧化氢 直接氧化。研究虽多，但都存在不足，如：以NO作 氧化剂 的气相反应，反应温度较高，成本也太高；以O（空气）作为氧化剂廉价易得，有成本优势，气相分子氧氧化液相苯，反应温度不高，但反应的 收率和选择性都不好；以HO做氧化剂，在实验室条件下便于达到，相比用（O）作氧化剂 苯酚 的收率和选择性相对较高，因此本实验选用HO做氧化剂来进行苯直接羟基化制备苯酚的研究。
1. 催化剂的制备
目前用于本实验的催化剂种类非常多，在实验室的条件能达到20%以上的收率和90%以上的 苯酚 的选择性。本实验采用 固体催化剂 ，选择适当的载体，负载一定量的活性组分，采用浸渍法或公浸渍法制备。
2. 实验操作步骤
（1）磁力搅拌器，回流冷凝管的二颈瓶中加入1mL苯，3mL 过氧化氢 ，20mL 乙腈 和0.25克催化剂（分别为cms；GAC(Blank)-450℃；GAC(Fe)-450℃）在70℃下反应5小时，2小时后 抽样 一次； （2） 5小时后停止反应，取样，稀释定容，用高效液相色谱检测。
甾体生物转化羟化反应
生物转化涉及的反应类型很多，如加氢、脱氢、氨化、脱氨、酞化、轻化、脱梭、 水解 、缩合、环氧化、酞 胺化 ；卤化、酷化、脱水、甲基化、磷酸化、糖基转移反应以及底物分子的歧化、异构化、消旋化等。生物转化已经成功地应用于甾体化合物的研究与生产中，特别是甾体的羟化反应。最早应用于工业生产的羟化反应就是利用 根霉 转化 黄体酮 生成Ⅱα 羟基 衍生物。本文概述在生物转化甾体化合物中羟化反应的研究进展。
羟化反应机理
同位素 示踪试验的研究表明，转化到甾体化合物上的羟基是直接取代甾体碳架上的氢位置，并且取代过程中没有发生立体构型的变化，也不是通过形成烯的中间体来完成的，即羟基取代的立体构型（α或β构型）是由氢原子原来所处的空间位置决定。羟化作用的氧不来自于水中的氢氧基（-OH）而是来自于空气中的氧。这一点从理论上说明工业上用 根霉 转化甾体时需要充分供氧的原因。Hoyam曾将C11和C12位上的氢被H3取代的孕甾-3,20- 二酮 作为底物用 葡枝根霉 转化来进行研究，结果说明甾体的酶促羟化反应是羟基化位置上的氢被直接取代。
底物溶解率的影响
在甾体化合物的生物转化过程中，由于甾体底物溶解性差、培养基传质效率低、底物产物的反馈抑制和全 细胞 生物催化副产物多等原因，菌株的转化能力和甾体的转化效率仍然偏低，是甾体生物转化技术实现工业化的主要瓶颈。
中国是甾体化合物原料及其制剂的主要生产国，原料药年产值近100亿元，其中70%出口，且皮质激素类原料的生产规模已居世界之首。 长山药 皂苷 的日渐枯竭造成原料成本价格上升，同时合成的低端产品又缺乏国际竞争力，这给我国甾体药物产业带来了严重的危机。因此，需要积极努力开发新型甾体原料资源，研究收率高、成本低、环境污染小的绿色工艺。
甾体化合物的原料包括 植物 甾醇 ，包括β- 谷甾醇 、 豆甾醇 、油菜甾醇等，它们主要来自于豆类植物或炼油下脚料。它们具有甾体化合物的母核结构，因而将其“变废为宝”能有效解决 水解 黄姜 所带来的环境污染问题。
其他甾醇原料，如存在于酵母及真菌中的 麦角固醇 ，又称 麦角固醇 ，是一种重要的医药 化工原料 ，可用于 氢化可的松 、 黄体酮 等药物的生产。
因为原料的溶解性问题对甾体化合物的生产占据较大影响，所以寻找新型、有效的甾体药物 前体 原料仍是未来甾体生物转化方向的主要研究方向。
甾体羟化酶的研究
早在1981年，Ghosh等首次研究了 赭曲霉 的无细胞抽提液对孕酮的Ⅱα羟化，并对Ⅱα羟化酶进行了初步研究。研究表明该酶是一种诱导酶，主要存在于无 细胞 抽提液经离心的 线粒体 后的上清液中，进一步对该上清液离心分离得到微粒体和微粒体后上清液，两者单独存在都不能进行羟化反应，而微粒体部分在添加NaIO后显示有羟化酶活性，推测羟化酶可能是一种多酶体系，其 血色素 部分在微粒体中，而微粒体后上清液中可能含有羟化酶系统的非血红蛋白部分。酶的体外羟化活性被 氰化物 刺激、 美替拉酮 （metyrapone，细胞色素P450依赖的羟化酶抑制剂）抑制进一步证实微生物羟化反应是由细胞色素P450介导。