I en additionsreaktion reagerar två ämnen som kallas reagens med varandra för att bilda en produkt. Additionsreaktioner särskiljs från andra typer av reaktioner genom sin brist på biprodukt; huvudprodukten är det enda ämne som produceras av reaktionen. Dessa reaktioner används för att skapa föreningar som inte kunde skapas på något annat sätt.
En additionsreaktion möjliggörs av närvaron av dubbel- eller trippelbindningar i en av reagensmolekylerna. Genom att minska styrkan på bindningen till en enkel- eller dubbelbindning ger reaktionen plats i molekylstrukturen för en annan bindning. Således kombineras de två molekylerna till en genom att bilda en ny bindning på denna plats.
En viktig additionsreaktion är Diels-Alder-reaktionen, som också kallas diensyntes. Två professorer i kemi, Kurt Alder och Otto Diels, utvecklade denna syntes 1928. Upptäckten av denna process gav de två forskarna en gemensam utmärkelse av 1950 års Nobelpris i kemi.
Upptäckten av den ursprungliga Diels-Alder-reaktionen följdes av en expansion av forskningen om diensyntes, vilket ledde till utvecklingen av många olika reaktioner i samma klass. Alla diensyntesreaktionerna bildar molekyler med kolringar i sina strukturer, men några av reaktionerna som faller inom denna klass, kallade hetero Diels-Alder-reaktioner, ersätter andra atomer i ringen. I Aza Diels-Alder-reaktioner, till exempel, bildar additionsreaktionen en molekyl som innehåller en ring som består av fem kolatomer och en kväveatom. Oxo Diels-Alder-reaktioner skapar kolringar som innehåller en syreatom.
Den ursprungliga Diels-Alder-additionsreaktionen kombinerar en molekyl med fyra kolatomer med en annan molekyl med två kolatomer. Fyrkolsmolekylen kallas dien, och den andra molekylen kallas dienofilen på grund av dess benägenhet att reagera med diener. Var och en av kolatomerna i dienofilen binder till en av slutkolatomerna i dienkedjan. Detta bildar ringen av sex kol.
Dessa reaktioner är viktiga eftersom de tillåter forskare att skapa naturliga ämnen i labbet som inte kunde återskapas tidigare. Kamfer, till exempel, tillverkas syntetiskt med hjälp av en Diels-Alder-reaktion. Processen används också för att göra hartser och oljor som efterliknar produkter som tillverkas av djur och växter i naturen. I allmänhet är de syntetiserade substanserna ganska stabila.