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  親核醯基取代反應可在酸性或鹼性的條件下進行。

  反應程序如下:首先親核試劑進攻羰基碳發生親核加成,形成四面體型中間體。然後消除一個負離子,取代反應結束。  因為第一步反應是親核加成,所以反應物中羰基碳的電正性越大,周圍的空間位阻越小,反應越易進行。第二步反應是消除反應,取決於離去基團的性質,越易離去的基團越易發生反應。在羧酸衍生物中,基團離去能力的順序為:

  反應程序如下:在酸作催化劑下,羰基氧首先質子化。質子化增加了羰基碳的電正性,第二步發生親核加成,形成四面體型中間體。最後離去基團離去,反應結束。

  羧酸衍生物的醯基碳上的一個基團被親核試劑所取代。如果親核試劑是水,則產物是羧酸;如果親核試劑是醇,則反應產物是酯;如果親核試劑是氨/胺,則反應產物是醯胺。各種羧酸衍生物的反應性順序如下:  如果親核試劑是有機金屬試劑(如格氏試劑、有機鋰試劑),則反應先生成酮,而生成的酮往往活性更強,繼續與有機金屬試劑發生親核加成反應,生成醇。如果所用的羧酸衍生物是醯胺,則氮上如有活潑氫,便會與有機金屬試劑反應,使有機金屬試劑的消耗量增加,因此一般不用醯胺作原料進行合成。為了使反應停留在生成酮的第一步,可以用以下方法:
親核醯基取代反應(Nucleophilic acyl substitution),即發生在羧酸衍生物醯基碳上的親核取代反應。反應的表示式如下: