有機(jī)化學(xué)是研究含有碳-碳共價(jià)鍵的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)的化學(xué)分支。結(jié)構(gòu)的研究決定了它們的結(jié)構(gòu)式。特性研究包括物理和化學(xué)特性，以及評(píng)估化學(xué)反應(yīng)性以了解它們的行為。有機(jī)反應(yīng)的研究包括天然產(chǎn)物、藥物和聚合物的化學(xué)合成，以及在實(shí)驗(yàn)室和通過(guò)理論（計(jì)算機(jī)）研究對(duì)單個(gè)有機(jī)分子進(jìn)行研究。有機(jī)化學(xué)中研究的化學(xué)品范圍包括碳氫化合物（僅包含碳和氫的化合物）以及基于碳的化合物，但也包含其他元素，特別是氧、氮、硫、磷（包括在許多生化產(chǎn)品中）和鹵素。有機(jī)金屬化學(xué)是研究含有碳-金屬鍵的化合物。此外，當(dāng)代研究的重點(diǎn)是涉及其他有機(jī)金屬的有機(jī)化學(xué)，包括鑭系元素，尤其是過(guò)渡金屬鋅、銅、鈀、鎳、鈷、鈦和鉻。有機(jī)化合物構(gòu)成了所有地球生命的基礎(chǔ)，并構(gòu)成了大多數(shù)已知化學(xué)物質(zhì)。碳的鍵合模式及其四價(jià)——正式的單鍵、雙鍵和三鍵，加上具有離域電子的結(jié)構(gòu)——使得有機(jī)化合物陣列結(jié)構(gòu)多樣，應(yīng)用范圍巨大。它們構(gòu)成包括藥品在內(nèi)的許多商業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)或組成部分；石化產(chǎn)品和農(nóng)用化學(xué)品，以及由它們制成的產(chǎn)品，包括潤(rùn)滑劑、溶劑；塑料；燃料和炸藥。有機(jī)化學(xué)的研究與有機(jī)金屬化學(xué)和生物化學(xué)重疊，但也與藥物化學(xué)、聚合物化學(xué)和材料科學(xué)重疊。

在18世紀(jì)之前，化學(xué)家普遍認(rèn)為，從生物體中獲得的化合物具有將它們與無(wú)機(jī)化合物區(qū)分開(kāi)來(lái)的生命力。根據(jù)活力論（生命力理論）的概念，有機(jī)物被賦予生命力。在19世紀(jì)上半葉，報(bào)告了一些關(guān)于有機(jī)化合物的首次系統(tǒng)研究。大約在1816年，MichelChevreul開(kāi)始研究由各種脂肪和堿制成的肥皂。他分離出與堿結(jié)合產(chǎn)生肥皂的酸。由于這些都是單獨(dú)的化合物，他證明了可以在各種脂肪（傳統(tǒng)上來(lái)自有機(jī)來(lái)源）中進(jìn)行化學(xué)變化，產(chǎn)生新的化合物，而無(wú)需生命力。1828年，弗里德里?！の掷?FriedrichW?hler)用無(wú)機(jī)起始材料（氰酸鉀鹽和硫酸銨鹽）生產(chǎn)了有機(jī)化學(xué)尿素（尿素），這是尿液的一種成分，現(xiàn)在稱(chēng)為沃勒合成法。盡管W?hler本人對(duì)聲稱(chēng)他反駁了活力論持謹(jǐn)慎態(tài)度，但這是xxx次在沒(méi)有生物（有機(jī)）起始材料的情況下在實(shí)驗(yàn)室合成一種被認(rèn)為是有機(jī)的物質(zhì)。該事件現(xiàn)在被普遍接受為確實(shí)反駁了活力論的學(xué)說(shuō)。這是xxx次在沒(méi)有生物（有機(jī)）起始材料的情況下在實(shí)驗(yàn)室合成被認(rèn)為是有機(jī)的物質(zhì)。該事件現(xiàn)在被普遍接受為確實(shí)反駁了活力論的學(xué)說(shuō)。這是xxx次在沒(méi)有生物（有機(jī)）起始材料的情況下在實(shí)驗(yàn)室合成被認(rèn)為是有機(jī)的物質(zhì)。該事件現(xiàn)在被普遍接受為確實(shí)反駁了活力論的學(xué)說(shuō)。1856年，威廉·亨利·珀金(WilliamHenryPerkin)在嘗試制造奎寧時(shí)意外產(chǎn)生了現(xiàn)在被稱(chēng)為珀金紫紅色的有機(jī)染料。他的發(fā)現(xiàn)因其經(jīng)濟(jì)上的成功而廣為人知，極大地增加了人們對(duì)有機(jī)化學(xué)的興趣。有機(jī)化學(xué)的一個(gè)重要突破是化學(xué)結(jié)構(gòu)的概念，由FriedrichAugustKekulé和ArchibaldScottCouper于1858年獨(dú)立開(kāi)發(fā)。兩位研究人員都認(rèn)為，四價(jià)碳原子可以相互連接形成碳晶格，并且可以通過(guò)對(duì)適當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的熟練解釋來(lái)辨別原子鍵合的詳細(xì)模式。制藥工業(yè)的時(shí)代始于19世紀(jì)的最后十年，當(dāng)時(shí)德國(guó)公司拜耳首先生產(chǎn)了乙酰水楊酸——通常稱(chēng)為阿司匹林。到1910年，PaulEhrlich和他的實(shí)驗(yàn)室小組開(kāi)始開(kāi)發(fā)以砷為基礎(chǔ)的阿斯芬明(Salvarsan)，作為xxx個(gè)有效的梅毒藥物治療方法，從而開(kāi)始了化學(xué)療法的醫(yī)學(xué)實(shí)踐。埃利希普及了神奇子彈藥物和系統(tǒng)改進(jìn)藥物療法的概念。他的實(shí)驗(yàn)室為開(kāi)發(fā)白喉抗血清和標(biāo)準(zhǔn)化治療血清做出了決定性貢獻(xiàn)。由于運(yùn)氣和對(duì)意外觀察的準(zhǔn)備，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有機(jī)反應(yīng)和應(yīng)用的早期例子。然而，19世紀(jì)下半葉見(jiàn)證了對(duì)有機(jī)化合物的系統(tǒng)研究。合成靛藍(lán)的發(fā)展就是例證。由于AdolfvonBaeyer開(kāi)發(fā)的合成方法，植物來(lái)源的靛藍(lán)產(chǎn)量從1897年的19,000噸下降到1914年的1,000噸。2002年，17,000噸合成靛藍(lán)由石化產(chǎn)品生產(chǎn)。在20世紀(jì)早期，聚合物和酶被證明是大有機(jī)分子，石油被證明是生物來(lái)源的。復(fù)雜有機(jī)化合物的多步合成稱(chēng)為全合成。復(fù)雜天然化合物的全合成增加了葡萄糖和萜品醇的復(fù)雜性。例如，與膽固醇相關(guān)的化合物開(kāi)辟了合成復(fù)雜人類(lèi)激素及其修飾衍生物的途徑。自20世紀(jì)初以來(lái)，總合成的復(fù)雜性已經(jīng)增加，包括高度復(fù)雜的分子，如麥角酸和維生素B12。石油的發(fā)現(xiàn)和石化工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。通過(guò)各種化學(xué)過(guò)程將單個(gè)石油化合物轉(zhuǎn)化為不同類(lèi)型的化合物導(dǎo)致有機(jī)反應(yīng)，從而產(chǎn)生廣泛的工業(yè)和商業(yè)產(chǎn)品，其中包括（許多）其他產(chǎn)品：塑料、合成橡膠、有機(jī)粘合劑以及各種改性石油添加劑和催化劑.生物有機(jī)體中存在的大多數(shù)化合物是碳化合物，因此有機(jī)化學(xué)與生物化學(xué)之間的聯(lián)系如此密切，以至于生物化學(xué)本質(zhì)上可以被視為有機(jī)化學(xué)的一個(gè)分支。盡管生物化學(xué)的歷史可能跨越了大約四個(gè)世紀(jì)，但對(duì)該領(lǐng)域的基本理解只是在19世紀(jì)后期才開(kāi)始發(fā)展，而真正的生物化學(xué)一詞是在20世紀(jì)初創(chuàng)造的。該領(lǐng)域的研究在整個(gè)20世紀(jì)都有所增加，但沒(méi)有任何增長(zhǎng)速度放緩的跡象，這可以通過(guò)對(duì)BIOSISPreviews和BiologicalAbstracts等抽象和索引服務(wù)的檢查得到證實(shí)，這些服務(wù)始于1920年代作為單一的年度卷,

由于有機(jī)化合物通常以混合物形式存在，因此還開(kāi)發(fā)了多種技術(shù)來(lái)評(píng)估純度。色譜技術(shù)對(duì)此應(yīng)用尤為重要，包括HPLC和氣相色譜。傳統(tǒng)的分離方法包括蒸餾、結(jié)晶、蒸發(fā)、磁分離和溶劑萃取。有機(jī)化合物傳統(tǒng)上通過(guò)各種化學(xué)測(cè)試來(lái)表征，稱(chēng)為濕法，但這些測(cè)試已在很大程度上被光譜或其他計(jì)算機(jī)密集型分析方法所取代。按效用的大致順序列出，主要的分析方法是：

• 核磁共振(NMR)光譜是最常用的技術(shù)，通常允許使用相關(guān)光譜完全分配原子連接性甚至立體化學(xué)。有機(jī)化學(xué)的主要成分原子-氫和碳-天然存在于NMR響應(yīng)同位素，分別為1H和13C。
• 元素分析：用于確定分子元素組成的破壞性方法。另見(jiàn)下文質(zhì)譜法。
• 質(zhì)譜法指示化合物的分子量，并根據(jù)碎片模式指示其結(jié)構(gòu)。高分辨率質(zhì)譜通?？梢源_定化合物的確切分子式，并用于代替元素分析。以前，質(zhì)譜分析僅限于表現(xiàn)出一定揮發(fā)性的中性分子，但先進(jìn)的電離技術(shù)允許人們獲得幾乎任何有機(jī)化合物的質(zhì)譜。
• 當(dāng)材料的單晶可用時(shí)，晶體學(xué)可用于確定分子幾何形狀。高效的硬件和軟件允許在獲得合適晶體的數(shù)小時(shí)內(nèi)確定結(jié)構(gòu)。

紅外光譜、旋光和紫外/可見(jiàn)光譜等傳統(tǒng)光譜方法提供了相對(duì)非特異性的結(jié)構(gòu)信息，但仍用于特定應(yīng)用。折射率和密度對(duì)于物質(zhì)識(shí)別也很重要。

通常感興趣的有機(jī)化合物的物理性質(zhì)包括定量和定性特征。定量信息包括熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和折射率。定性特性包括氣味、稠度、溶解度和顏色。

有機(jī)化合物通常會(huì)熔化并沸騰。相比之下，雖然無(wú)機(jī)材料通?？梢匀刍?，但許多不會(huì)沸騰，而是傾向于降解。在早期，熔點(diǎn)(mp)和沸點(diǎn)(bp)提供了有關(guān)有機(jī)化合物純度和特性的重要信息。熔點(diǎn)和沸點(diǎn)與分子的極性及其分子量有關(guān)。一些有機(jī)化合物，尤其是對(duì)稱(chēng)的有機(jī)化合物，是升華的?？缮A有機(jī)化合物的一個(gè)眾所周知的例子是對(duì)二氯苯，它是現(xiàn)代樟腦丸的氣味成分。有機(jī)化合物在300°C以上的溫度下通常不是很穩(wěn)定，但也有一些例外。

中性有機(jī)化合物往往是疏水的；也就是說(shuō)，它們?cè)谒械娜芙舛鹊陀谠谟袡C(jī)溶劑中的溶解度。例外情況包括含有可電離基團(tuán)的有機(jī)化合物以及發(fā)生氫鍵的低分子量醇、胺和羧酸。否則，有機(jī)化合物往往會(huì)溶解在有機(jī)溶劑中。溶解度隨有機(jī)溶質(zhì)和有機(jī)溶劑的不同而有很大差異。

分子晶體和具有共軛系統(tǒng)的有機(jī)聚合物的各種特殊性質(zhì)取決于應(yīng)用，例如熱機(jī)械和機(jī)電，例如壓電性、導(dǎo)電性（參見(jiàn)導(dǎo)電聚合物和有機(jī)半導(dǎo)體）和電光（例如非線性光學(xué)）屬性。由于歷史原因，這些性質(zhì)主要是高分子科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的主題。

有機(jī)化合物的名稱(chēng)要么是系統(tǒng)的，從邏輯上遵循一套規(guī)則，要么是非系統(tǒng)的，遵循各種傳統(tǒng)。IUPAC的規(guī)范規(guī)定了系統(tǒng)命名法。系統(tǒng)命名法以感興趣的分子內(nèi)的母體結(jié)構(gòu)的名稱(chēng)開(kāi)始。然后通過(guò)前綴、后綴和數(shù)字修改此父名稱(chēng)，以明確傳達(dá)結(jié)構(gòu)。鑒于已知數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的有機(jī)化合物，嚴(yán)格使用系統(tǒng)名稱(chēng)可能很麻煩。因此，IUPAC對(duì)簡(jiǎn)單化合物的建議更受關(guān)注，而不是復(fù)雜分子。要使用系統(tǒng)命名，必須知道結(jié)構(gòu)和父結(jié)構(gòu)的名稱(chēng)。母體結(jié)構(gòu)包括未取代的烴、雜環(huán)和其單官能化衍生物。非系統(tǒng)命名法更簡(jiǎn)單、更明確，至少對(duì)有機(jī)化學(xué)家來(lái)說(shuō)是這樣。非系統(tǒng)名稱(chēng)不表示化合物的結(jié)構(gòu)。它們對(duì)于復(fù)雜分子很常見(jiàn)，其中包括大多數(shù)天然產(chǎn)物。因此，非正式命名的麥角酸二乙酰胺被系統(tǒng)命名為(6aR,9R)-N,N-diethyl-7-methyl-4,6,6a,7,8,9-hexahydroindolo-[4,3-fg]quinoline-9-甲酰胺。隨著計(jì)算使用的增加，其他旨在由機(jī)器解釋的命名方法已經(jīng)發(fā)展。兩種流行的格式是SMILES和InChI。

有機(jī)分子更常見(jiàn)的描述是附圖或結(jié)構(gòu)式、附圖和化學(xué)符號(hào)的組合。線角公式簡(jiǎn)單明了。在該系統(tǒng)中，每條線的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)代表一個(gè)碳，氫原子可以明確表示或假定為四價(jià)碳所暗示的存在。

到1880年，在新的合成和分析技術(shù)的幫助下，發(fā)現(xiàn)的化合物數(shù)量激增。Grignard將這種情況描述為chaoslepluscomplet（完全混亂），由于缺乏約定，同一個(gè)化合物可能有多個(gè)名稱(chēng)。這導(dǎo)致了1892年日內(nèi)瓦規(guī)則的制定。

官能團(tuán)的概念是有機(jī)化學(xué)的核心，既可以作為結(jié)構(gòu)分類(lèi)的手段，也可以作為預(yù)測(cè)性質(zhì)的手段。官能團(tuán)是一個(gè)分子模塊，并且假定該官能團(tuán)的反應(yīng)性在一定范圍內(nèi)在各種分子中是相同的。官能團(tuán)對(duì)有機(jī)化合物的化學(xué)和物理性質(zhì)具有決定性影響。分子根據(jù)其官能團(tuán)進(jìn)行分類(lèi)。例如，醇都具有亞基COH。所有的醇都傾向于有些親水性，通常形成酯，并且通?？梢赞D(zhuǎn)化為相應(yīng)的鹵化物。大多數(shù)官能團(tuán)具有雜原子（C和H以外的原子）。有機(jī)化合物按官能團(tuán)分類(lèi)，有醇類(lèi)、羧酸類(lèi)、胺類(lèi)等。隨著分子加成/官能團(tuán)的pKa（又名堿度）增加，相應(yīng)的偶極子在測(cè)量時(shí)會(huì)增加強(qiáng)度。指向官能團(tuán)的偶極子（更高的pKa因此基團(tuán)的基本性質(zhì)）指向它并隨著距離的增加而降低強(qiáng)度。偶極子距離（以埃為單位）和對(duì)官能團(tuán)的空間位阻對(duì)周?chē)h(huán)境和pH值具有分子間和分子內(nèi)影響。不同的官能團(tuán)具有不同的pKa值和鍵強(qiáng)度（單鍵、雙鍵、三鍵），從而導(dǎo)致具有較低pKa的親電性增加和具有較高pKa的親核試劑強(qiáng)度增加。更多堿性/親核官能團(tuán)希望攻擊另一個(gè)分子（分子間）或同一分子內(nèi)（分子內(nèi)）具有較低pKa的親電子官能團(tuán)。任何具有在范圍內(nèi)的凈酸性pKa的基團(tuán)，例如酰基或羰基，都是公平的游戲。由于受到攻擊的可能性隨著pKa的增加而降低，因此測(cè)量pKa值最低的酰氯組分最有可能受到攻擊，其次是羧酸(pKa=4)、硫醇(13)、丙二酸鹽(13)、醇(17)、醛類(lèi)(20)、腈類(lèi)(25)、酯類(lèi)(25)，然后是胺類(lèi)(35)。胺是非常堿性的，

脂肪烴根據(jù)其飽和狀態(tài)分為三組同源系列：

• 烷烴（鏈烷烴）：沒(méi)有任何雙鍵或三鍵的脂肪烴，即只有CC、CH單鍵
• 烯烴（烯烴）：含有一個(gè)或多個(gè)雙鍵的脂肪烴，即二烯烴（二烯烴）或聚烯烴。
• 炔烴（乙炔）：具有一個(gè)或多個(gè)三鍵的脂肪烴。

該組的其余部分根據(jù)存在的功能組進(jìn)行分類(lèi)。這樣的化合物可以是直鏈的、支鏈的或環(huán)狀的。支化程度會(huì)影響特性，例如石油化學(xué)中的辛烷值或十六烷值。飽和（脂環(huán)族）化合物和不飽和化合物都作為環(huán)狀衍生物存在。最穩(wěn)定的環(huán)包含五個(gè)或六個(gè)碳原子，但大環(huán)（大環(huán)）和較小的環(huán)很常見(jiàn)。最小的環(huán)烷烴家族是三元環(huán)丙烷((CH2)3)。飽和環(huán)狀化合物僅包含單鍵，而芳環(huán)具有交替（或共軛）雙鍵。環(huán)烷烴不含多重鍵，而環(huán)烯烴和環(huán)炔烴則含有。

芳香烴含有共軛雙鍵。這意味著環(huán)中的每個(gè)碳原子都是sp2雜化的，從而增加了穩(wěn)定性。最重要的例子是苯，它的結(jié)構(gòu)是由Kekulé提出的，他首先提出了離域或共振原理來(lái)解釋它的結(jié)構(gòu)。對(duì)于傳統(tǒng)的環(huán)狀化合物，芳香性由4n+2個(gè)離域pi電子的存在賦予，其中n是整數(shù)。4n共軛pi電子的存在賦予了特定的不穩(wěn)定性（反芳香性）。

如果存在雜原子，則環(huán)狀烴的特性會(huì)再次改變，雜原子可以作為連接到環(huán)外部的取代基（外環(huán)）或作為環(huán)本身的成員（內(nèi)環(huán)）存在。在后者的情況下，該環(huán)稱(chēng)為雜環(huán)。吡啶和呋喃是芳族雜環(huán)的例子，而哌啶和四氫呋喃是相應(yīng)的脂環(huán)族雜環(huán)。雜環(huán)分子的雜原子通常是氧、硫或氮，后者在生化系統(tǒng)中特別常見(jiàn)。雜環(huán)化合物常見(jiàn)于包括苯胺染料和藥物在內(nèi)的多種產(chǎn)品中。此外，它們普遍存在于多種生化化合物中，例如生物堿、維生素、類(lèi)固醇和核酸（例如DNA、RNA）。環(huán)可以與邊緣上的其他環(huán)融合形成多環(huán)化合物。嘌呤核苷堿基是著名的多環(huán)芳族雜環(huán)。環(huán)也可以在一個(gè)角落融合，這樣一個(gè)原子（幾乎總是碳）有兩個(gè)鍵連接到一個(gè)環(huán)，兩個(gè)鍵連接到另一個(gè)環(huán)。這種化合物被稱(chēng)為螺，在幾種天然產(chǎn)物中很重要。

碳的一個(gè)重要特性是它很容易形成通過(guò)碳-碳（碳-碳）鍵連接的鏈或網(wǎng)絡(luò)。連接過(guò)程稱(chēng)為聚合，而鏈或網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為聚合物。源化合物稱(chēng)為單體。兩大類(lèi)聚合物存在合成聚合物和生物聚合物。合成聚合物是人工制造的，通常被稱(chēng)為工業(yè)聚合物。生物聚合物發(fā)生在受人尊敬的自然環(huán)境中，或者沒(méi)有人為干預(yù)。

生物分子化學(xué)是生物化學(xué)家經(jīng)常研究的有機(jī)化學(xué)中的一個(gè)主要類(lèi)別。許多復(fù)雜的多功能基團(tuán)分子在生物體中很重要。有些是長(zhǎng)鏈生物聚合物，包括肽、DNA、RNA和多糖，如動(dòng)物中的淀粉和植物中的纖維素。其他主要類(lèi)別是氨基酸（肽和蛋白質(zhì)的單體組成部分）、碳水化合物（包括多糖）、核酸（包括作為聚合物的DNA和RNA）和脂質(zhì)。此外，動(dòng)物生物化學(xué)含有許多小分子中間體，這些中間體有助于通過(guò)克雷布斯循環(huán)產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生動(dòng)物中最常見(jiàn)的碳?xì)浠衔?a target="_blank" >異戊二烯。動(dòng)物體內(nèi)的異戊二烯形成重要的類(lèi)固醇結(jié)構(gòu)（膽固醇）和類(lèi)固醇激素化合物；另見(jiàn)：肽合成、寡核苷酸合成和碳水化合物合成。

在藥理學(xué)中，一類(lèi)重要的有機(jī)化合物是小分子，也稱(chēng)為“小有機(jī)化合物”。在這種情況下，小分子是一種具有生物活性但不是聚合物的小有機(jī)化合物。實(shí)際上，小分子的摩爾質(zhì)量小于約1000g/mol。

富勒烯和碳納米管，具有球形和管狀結(jié)構(gòu)的碳化合物，激發(fā)了對(duì)材料科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的大量研究。xxx個(gè)富勒烯于1985年由英國(guó)的HaroldW.Kroto爵士和美國(guó)的RichardE.Smalley和RobertF.Curl,Jr.發(fā)現(xiàn)。使用激光在氦氣氣氛中蒸發(fā)石墨棒，這些化學(xué)家和他們的助手獲得了由60個(gè)碳原子（C60）通過(guò)單鍵和雙鍵連接在一起的籠狀分子，形成一個(gè)具有12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形面的空心球體——一種類(lèi)似于足球或足球的設(shè)計(jì)。1996年，這三人因其開(kāi)創(chuàng)性的努力而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。C60分子以美國(guó)建筑師R.

含有碳與氮、氧和鹵素的鍵的有機(jī)化合物通常不單獨(dú)分組。其他人有時(shí)被歸入有機(jī)化學(xué)中的主要組，并在有機(jī)硫化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)、有機(jī)磷化學(xué)和有機(jī)硅化學(xué)等標(biāo)題下進(jìn)行討論。

有機(jī)反應(yīng)是涉及有機(jī)化合物的化學(xué)反應(yīng)。許多這些反應(yīng)與官能團(tuán)有關(guān)。這些反應(yīng)的一般理論涉及對(duì)關(guān)鍵原子的電子親和力、鍵強(qiáng)度和空間位阻等性質(zhì)的仔細(xì)分析。這些因素可以決定短壽命反應(yīng)中間體的相對(duì)穩(wěn)定性，通常直接決定反應(yīng)的路徑?；痉磻?yīng)類(lèi)型有：加成反應(yīng)、消除反應(yīng)、取代反應(yīng)、周環(huán)反應(yīng)、重排反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)。常見(jiàn)反應(yīng)的一個(gè)例子是取代反應(yīng)，寫(xiě)成：否-+CX→C-否+X-其中X是一些官能團(tuán)，Nu是親核試劑。可能的有機(jī)反應(yīng)的數(shù)量是無(wú)限的。但是，觀察到某些一般模式可用于描述許多常見(jiàn)或有用的反應(yīng)。每個(gè)反應(yīng)都有一個(gè)逐步反應(yīng)機(jī)制，可以解釋它是如何按順序發(fā)生的——盡管僅從反應(yīng)物列表中并不總是清楚地描述步驟的詳細(xì)描述。任何給定反應(yīng)機(jī)制的逐步過(guò)程都可以使用箭頭推動(dòng)技術(shù)來(lái)表示，其中彎曲的箭頭用于跟蹤電子的移動(dòng)，因?yàn)槠鹗疾牧贤ㄟ^(guò)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物。

合成有機(jī)化學(xué)是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，因?yàn)樗c工程、設(shè)計(jì)、分析和/或?qū)嵱霉こ痰慕ㄔ煊嘘P(guān)。新化合物的有機(jī)合成是一項(xiàng)解決問(wèn)題的任務(wù)，其中通過(guò)從最佳起始材料中選擇最佳反應(yīng)來(lái)為目標(biāo)分子設(shè)計(jì)合成。復(fù)雜的化合物可以有數(shù)十個(gè)反應(yīng)步驟，依次構(gòu)建所需的分子。通過(guò)利用分子中官能團(tuán)的反應(yīng)性進(jìn)行合成。例如，羰基化合物可以通過(guò)將其轉(zhuǎn)化為烯醇化物而用作親核試劑，或用作親電試劑；兩者的結(jié)合稱(chēng)為醛醇反應(yīng)。設(shè)計(jì)實(shí)際有用的合成總是需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際合成。設(shè)計(jì)合成的策略包括由EJCorey推廣的逆合成，它從目標(biāo)分子開(kāi)始并根據(jù)已知反應(yīng)將其拼接成碎片。零件或建議的前體接受相同的處理，直到獲得可用且理想廉價(jià)的起始材料。然后，逆合成寫(xiě)反方向給出合成。可以構(gòu)建合成樹(shù)，因?yàn)槊糠N化合物以及每種前體都有多種合成。