U reakciji adicije, dvije tvari koje se nazivaju reagensi međusobno reagiraju i nastaju produkt. Reakcije adicije razlikuju se od drugih vrsta reakcija po nedostatku nusproizvoda; glavni proizvod je jedina tvar nastala reakcijom. Ove reakcije se koriste za stvaranje spojeva koji se ne mogu stvoriti na drugi način.
Reakcija adicije omogućena je prisutnošću dvostrukih ili trostrukih veza u jednoj od molekula reagensa. Smanjenjem čvrstoće veze na jednostruku ili dvostruku vezu, reakcija stvara prostor u molekularnoj strukturi za drugu vezu. Tako se dvije molekule spajaju u jednu stvarajući novu vezu na ovom mjestu.
Jedna važna reakcija adicije je Diels-Alderova reakcija, koja se također naziva sinteza diena. Dva profesora kemije, Kurt Alder i Otto Diels, razvili su ovu sintezu 1928. godine. Otkriće ovog procesa donijelo je dvojici znanstvenika zajedničku nagradu za Nobelovu nagradu za kemiju 1950. godine.
Nakon otkrića originalne Diels-Alderove reakcije uslijedila je ekspanzija istraživanja sinteze diena, što je dovelo do razvoja mnogih različitih reakcija u istoj klasi. Sve reakcije sinteze diena tvore molekule s ugljikovim prstenovima u svojim strukturama, ali neke od reakcija koje spadaju u ovu klasu, nazvane hetero Diels-Alderove reakcije, zamjenjuju druge atome u prstenu. U Aza Diels-Alderovim reakcijama, na primjer, reakcija adicije tvori molekulu koja sadrži prsten sastavljen od pet atoma ugljika i jednog atoma dušika. Oxo Diels-Alderove reakcije stvaraju ugljikove prstenove koji sadrže atom kisika.
Originalna Diels-Alderova reakcija adicije kombinira jednu molekulu s četiri ugljikova atoma s drugom molekulom s dva ugljikova atoma. Molekula s četiri ugljika naziva se dien, a druga molekula se zove dienofil zbog svoje sklonosti reagiranju s dienima. Svaki od ugljikovih atoma u dienofilu se veže s jednim od krajnjih atoma ugljika u dienskom lancu. Time se formira prsten od šest ugljika.
Te su reakcije važne jer omogućuju znanstvenicima da u laboratoriju stvore prirodne tvari koje se prije nisu mogle ponovno stvoriti. Kamfor se, na primjer, proizvodi sintetički pomoću Diels-Alderove reakcije. Proces se također koristi za proizvodnju smola i ulja koji oponašaju proizvode koje proizvode životinje i biljke u prirodnom svijetu. Općenito, sintetizirane tvari su prilično stabilne.