Alkilacijsko sredstvo je svaka kemijska tvar koja će dodati alkilnu skupinu drugoj molekuli u kemijskoj reakciji poznatoj kao alkilacija. Alkilna skupina je u osnovi lanac CH2 jedinica bilo koje duljine prekrivenih terminalnim atomom vodika, tako da je reakcija alkilacije jednostavno dodavanje alkilnog lanca drugoj molekuli. Najjednostavnija alkilna skupina naziva se metilna skupina, -CH3, a alkilacija s metilnom skupinom poznata je kao metilacija.
Reakcije alkilacije važan su dio organske sinteze, a alkilirajuća sredstva se široko koriste u stvaranju lijekova i industrijskih specijalnih kemikalija. Svaki alkilirajući agens je potencijalna opasnost, međutim, jer je vrlo sposoban alkilirati DNK ili druge kemikalije u ljudskom tijelu, mijenjajući tako njihovu prirodu i poremećujući biokemiju osobe. Alkilacijska sredstva su jaki karcinogeni i s njima se mora pažljivo rukovati.
Sklonost alkilirajućeg agensa da modificira biokemikalije koristi se u klasi lijekova protiv raka poznatih kao alkilirajuća antineoplastična sredstva. U tim se lijekovima alkilirajući agens koristi za dodavanje alkilne skupine u DNK stanice i na taj način je čini nesposobnom za reprodukciju. Budući da stanice raka rastu brže od normalnih stanica, brže umiru, smanjujući broj kancerogenih stanica. Nažalost, alkilirajući antineoplastični agens ne pravi razliku između zdravih stanica i kancerogenih i alkilira DNK svih stanica neselektivno. Brzorastuće stanice, kao što su u gastrointestinalnom traktu, koštanoj srži i jajnicima, posebno su pogođene i vjerojatno će biti oštećene, što ovim lijekovima daje značajne i neugodne nuspojave.
Kemijski se može smatrati da sredstvo za alkiliranje ima dva dijela: samu alkilnu skupinu i supstituent poznat kao odlazeća skupina, koji će otići tijekom reakcije alkilacije i ostaviti za sobom aktivni alkilni ion ili radikal. Odlazeća skupina može uzeti elektron iz alkilnog dijela, stvarajući alkilnu skupinu s pozitivnim nabojem, ili alkil karbokation. Pozitivno nabijene alkilne skupine su elektrofilne, što znači da ih privlače negativni naboji ili atomi bogati elektronima na ciljnoj molekuli.
Suprotno tome, odlazeća skupina može donirati elektron alkilnom dijelu, stvarajući negativno nabijenu alkilnu vrstu ili karbanion. Negativno nabijene alkilne skupine su nukleofilne, ili ih privlače pozitivni naboji i atomi siromašni elektronima na supstratu.
Priroda agensa za alkiliranje tako dopušta određenu količinu kontrole nad time gdje se ciljana molekula može alkilirati. Elektrofilne ili pozitivno nabijene alkilne skupine osiguravaju takvi spojevi kao što su dialkil sulfat i alkil halogenidi. Nukleofilni ili negativno nabijeni alkilni ioni nastaju kada se koriste metalni alkili i organometali.
Treća mogućnost je alkilacija slobodnim radikalima, u kojoj aktivna alkilna skupina ima svoj normalni sastav elektrona, ali jedan od njih nije uparen i dostupan za kemijsko povezivanje. Alkilacija slobodnih radikala ima široku primjenu u industriji. Zbog svoje nespecifičnosti, ne koristi se često u dizajniranoj sintezi.