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氧化是高温粗酚突出的化学特性，常温接触空气、光照即可缓慢氧化，加热、金属离子催化下反应急剧加速。酚羟基被氧化生成醌类、联酚类中间体，中间体进一步发生聚合，生成深色黏稠树脂状大分子，物料由黄褐色逐步变为深褐、黑褐色。萘酚、多烷基酚比单环酚更易氧化，铁、铜等金属离子会大幅催化氧化进程，因此储存、蒸馏设备多选用不锈钢内衬，隔绝空气并避免金属催化。高温蒸馏时，240℃以上易发生热聚合，生成釜底沥青残渣，降低精馏收率，工业均采用减压蒸馏降低操作温度，抑制结焦聚合。氧化聚合产物不溶于水，黏度大幅上升，会堵塞管道、填料塔。
酚羟基为强邻对位活化基团，苯环电子云密度高，极易发生卤代、硝化、磺化三类亲电取代反应。与溴水快速反应生成白色溴代酚沉淀，可用于酚含量定性检测；低温稀硝酸硝化生成硝基酚，浓硝酸则深度硝化生成多硝基酚，产物带有黄、红色，部分硝基酚具备爆炸风险。高温粗酚 工业价值的是磺化反应，与浓硫酸、发烟硫酸在控温条件下生成酚磺酸，磺酸基团提升水溶性，可用于制备表面活性剂、水处理螯合剂。重组分多取代酚空间位阻更大，取代反应速率慢于苯酚，需要更高反应温度与更长停留时间。
酚羟基活化的芳环可与醛类发生缩聚反应，是制备酚醛树脂的核心反应。在酸、碱催化下，高温粗酚与甲醛、乙醛逐步缩合，先生成羟甲基酚中间体，再交联形成体型高分子树脂。粗酚内二甲酚、萘酚参与缩合后，树脂耐热、耐酸碱性能优于纯苯酚树脂，但反应活性偏低，需要提高催化剂用量与反应温度。此外粗酚可与苯胺、吡啶碱发生缩合，生成杂环衍生物；与酮类也能发生缩合，用于合成金属萃取剂。
酚羟基氧原子存在孤对电子，可与多种重金属离子形成稳定环状螯合物。铁离子与粗酚接触立刻生成蓝紫色至紫黑色络合物，该反应灵敏度极高，常作为酚类快速检测方法；铜、铝、锌、铬离子同样可与多烷基酚、萘酚配位结合。工业上利用该特性将高温粗酚衍生物制备金属离子萃取剂，用于冶金湿法分离；但在储运过程中，物料会螯合设备溶出金属离子，加速自身氧化变色。
酚羟基酸性弱，无法直接与羧酸发生普通酯化，需采用酰氯、酸酐作为酰化剂，在碱性缚酸剂作用下生成酚酯，产物稳定性提升、不易氧化。醚化反应可通过卤代烷与酚盐反应实现，生成烷基芳基醚，醚化产物沸点降低、抗氧化能力显著增强。高温粗酚重组分空间位阻大，酯化、醚化反应转化率低于轻质酚，需提高反应压力与温度。