Reaksi substitusi nukleofilik terjadi ketika sebuah nukleofil menggantikan gugus keluar (leaving group) pada atom karbon yang terikat pada gugus fungsi tertentu, seperti dalam halogen alkana. Salah satu mekanisme yang umum adalah reaksi S_N2 (Substitusi Nukleofilik Bimolekuler), di mana nukleofil menyerang sisi yang berlawanan dengan gugus keluar, menyebabkan gugus keluar terlepas dan nukleofil menggantikan posisinya. Sebagai contoh, dalam sintesis senyawa organik, reaksi ini sering digunakan untuk membentuk alkohol dari halogen alkana. Reaksi ini juga penting dalam pembuatan obat-obatan dan bahan kimia industri.
Reaksi eliminasi adalah proses di mana dua atom atau gugus dihilangkan dari molekul, menghasilkan ikatan rangkap baru. Mekanisme utama dalam reaksi ini adalah E2 (Eliminasi Bimolekuler), di mana basa kuat menghilangkan atom hidrogen dari karbon beta, sementara gugus keluar dihilangkan dari karbon alfa, membentuk ikatan rangkap di antara karbon alfa dan beta. Contoh aplikasinya adalah pembentukan alkena dari halogen alkana. Reaksi eliminasi sering digunakan dalam sintesis untuk menghasilkan senyawa yang mengandung ikatan rangkap, yang penting dalam pembuatan plastik dan polimer.
Reaksi penambahan terjadi ketika atom atau gugus baru ditambahkan ke molekul yang memiliki ikatan rangkap, seperti alkena atau alkin. Salah satu mekanisme yang umum adalah reaksi adisi elektrofilik, di mana elektrofil menyerang ikatan rangkap dan menghasilkan produk baru. Misalnya, penambahan hidrogen halida ke alkena menghasilkan halogen alkana. Reaksi ini sangat penting dalam industri untuk menghasilkan berbagai senyawa kimia, termasuk plastik, obat-obatan, dan bahan kimia industri.
Reaksi redoks melibatkan transfer elektron antara dua spesies kimia, yang menyebabkan perubahan bilangan oksidasi. Dalam kimia organik, reaksi oksidasi dan reduksi sering melibatkan perubahan dalam gugus fungsi, seperti oksidasi alkohol menjadi aldehida atau asam karboksilat, dan reduksi keton menjadi alkohol sekunder. Mekanisme oksidasi biasanya melibatkan penghilangan hidrogen atau penambahan oksigen, sedangkan reduksi melibatkan penambahan hidrogen atau penghilangan oksigen. Reaksi ini sangat penting dalam biosintesis, produksi energi, dan pembuatan berbagai bahan kimia dan obat-obatan.