不对称合成
在通过非手性前体从头合成手性物质的过程中，其中一个对映体会比另一个更占优势。当分子本身已经具有手性结构时，会使用“立体选择性（stereoselective）”或“对映选择性（enantioselective）”合成方法；而当需要为分子添加新的手性元素时，则使用“非对映选择性（diastereoselective）”合成方法。- 乙基甲基丙二酸可以通过脱羧反应生成甲基丁酸，这是最早被记录的不对称反应之一。
- 通常，手性试剂被用于进行反应；但如果手性试剂不可用，也可以采用螯合作用、溶剂化等方法。
- 当反应物附着在手性表面或晶体上时，它们会被吸附上去。
- 在合成过程中，暂时连接到非手性底物上的手性辅助剂或助剂会被水解，从而实现该助剂的回收利用。
- 任何非手性分子中的新立体中心都会产生外消旋混合物，但立体选择性合成可以确保获得所需的立体异构体而排除其他异构体。
“部分合成”指的是在从非手性化合物制备光学活性化合物的过程中，使用光学活性化合物作为试剂；这与“绝对不对称合成”不同，后者是利用圆偏振光作为试剂的。
不对称氢化
镇痛药萘普生是通过这种化学方法非对称合成的。
双键的氢化反应是在手性催化剂的帮助下进行的。催化剂会选择双键的某一对对映面，并在该面上添加氢原子。
这种螯合二膦化合物被称为 BINAP。它是一种手性化合物，其手性来源于两个萘环系统之间键的旋转受限。这种金属催化剂与钌一样，是一种非常优秀的加氢催化剂。
当涉及含有氨基的双键时，铑催化剂的效果更好。
催化剂是二磷酸腺苷（DI PAMP）的三磷酸酯衍生物，其中含有铑的阳离子复合物。
不对称氢化是从香叶醇（R）合成L-薄荷醇的重要方法。
不对称环氧化反应
烯烃通过不对称环氧化反应被氧化，这是夏普莱斯反应（Sharpless reactions）之一。
该物质含有叔丁基过氧化氢（tertiary butyl hydroperoxide），并以四异丙氧基钛（Titanium tetraisopropoxide）作为催化剂。二乙基酒石酸盐（Diethyl tartrate）作为配体，这种手性化合物能够提高选择性。
烯丙醇可以使用金属催化剂进行环氧化反应。活性催化剂复合物由两个酒石酸配体组成，这两个配体将两个钛原子连接在一起；每个钛原子上还各有一个异丙氧基配体。在酒石酸配体中，这些配体与钛原子的羰基发生配位作用。tBuOOH会氧化剩余的异丙氧基配体及其羰基，从而取代它们并降低它们的反应活性。另一个异丙氧基配体则被与钛原子配位的烯丙醇所取代。由于催化剂复合物的几何结构，过氧化氢分子必须将其活性氧传递到烯烃分子的下表面，因此反应产物中会生成大量的对映异构体（即高比例的环氧化物）。
环氧化合物能够容易地与亲核试剂发生反应，生成二取代的1,2产物，这些产物随后被用于合成药物。例如，普萘洛尔（Propranolol）就是一种β受体阻滞剂。
不对称二羟基化
四氧化锇被用作烯烃双羟基化的催化剂。
- 作为一种氧化剂，锇（VIII）在每次催化反应后都可以被 K3Fe(CN)6 再氧化。
- K2CO3（碳酸钾）和甲磺酰胺（methanesulfonamide）的混合物可以加速反应速率。
- 含有二氢奎尼丁和氢醌的生物碱通常作为手性配体存在。例如，邻苯二甲嗪（Phthalazine）就是这样的配体之一。
- 由于配体与催化剂之间的匹配度较高，反式烯烃比其他烯烃更容易发生二羟基化反应。
- 氯霉素是通过这个反应分几步合成的。