На основе связывания или удаления структурных элементов (направление реакции)

Замещение (символ S от англ. Substitution) – из исходной молекулы за счет разрыва связей удаляется атом или группа атомов и вместо них присоединяется новая атомная группа:

Присоединение (символ Ad от англ. Addition) – к углеродному скелету исходной молекулы присоединяются атомы или группа атомов:

Отщепление (элиминирование, от англ. Elimination) – исходная молекула отщепляет группу атомов:

Перегруппировка (изомеризация):

Перициклические – многочисленная группа реакций, при которых реорганизация, перестройка связей происходит по периметру циклической структуры, образованной атомами, непосредственно участвующими в формировании переходного состояния:

Одним из обязательных критериев отнесения реакции к перициклическим является её согласованность (одностадийность, синхронность). К данному типу реакций относятся электроциклические реакции, сигматропные перегруппировки и часть реакций циклоприсоединения (или циклораспада).

Примерами электроциклических реакций являются образование циклобутена и циклогексадиена. Характерно, что в подобных реакциях замыкание цикла происходит за счет разрыва концевых p - связей исходной сопряженной системы, поэтому в конечном продукте число p - связей уменьшается на 1.

Сигматропная перегруппировка обязательно включает разрыв s - связи в исходной молекуле и образование новой s - связи между ранее несвязанными атомами:

К реакциям циклоприсоединения относятся такие, в которых две и более непредельные молекулы, соединяясь, образуют одну циклическую структуру, в которой число кратных связей меньше, чем в исходных:

Каждая из перечисленных реакций может протекать по конкретному механизму. Описание химической реакции по стадиям называется механизмом. Следовательно, механизм реакции – это последовательность элементарных стадий, через которые осуществляется данная реакция.

Важным критерием при определении механизма реакции является тип разрыва химической связи в исходной молекуле. Различают гомолитический и гетеролитический типы разрыва связи.

При гомолитическом расщеплении связи образуются частицы, имеющие неспаренный электрон и называемые радикалами. Примером такого разрыва связи является образование метильного радикала при взаимодействии метана с атомарным хлором:

При гетеролитическом расщеплении связи образуются электрически заряженные частицы. Связующая пара электронов остается у одной из частиц, которая приобретает отрицательный заряд. Вторая частица отщепляется в виде положительного иона:

Частицы, несущие отрицательный заряд (например, OH^-, CN^-, I^-) или имеющие электроноизбыточный центр (например, кислород в H₂O, азот в NH₃), называются нуклеофилами (символ Nu или N). По существу нуклеофилами считаются любые атомы или группы атомов, которые могут быть донорами электронной пары, т.е. являются основаниями Льюиса.

Положительно заряженные частицы (H⁺; NO⁺; NO₂⁺; Br⁺), или фрагменты молекул, испытывающий дефицит электронной плотности (атом углерода в карбонильной группе и т.д.), называются электро-филами (символ E). Таким образом, электрофильная частица может акцептировать электронную пару, т.е. является кислотой Льюиса.