環異構化是任何異構化，其中底物的環狀異構體在反應坐標中產生。環異構化反應的xxx優點是它的原子經濟性，通過設計沒有任何浪費，因為起始材料中的每個原子都存在于產品中。在大多數情況下，這些反應是由過渡金屬催化劑介導的，在少數情況下是由有機催化劑介導的，很少在熱條件下發生。在許多情況下，這些環化反應能夠以出色的選擇性水平進行，并將環化反應轉變為獨特和復雜分子結構的有力工具。環化是有機合成中一個非常廣泛的主題，存在許多可歸類為環化的反應。這些反應的兩個基本類別是分子內邁克爾加成和分子內迪爾斯-阿爾德反應。在環異構化的框架下，烯烴和相關的烯烴環異構化是使用和研究最廣泛的反應。

通往環狀異構體的一個相當直觀的途徑是分子內共軛加成到α,β-不飽和碳酰（分子內邁克爾加成或IMA）。合格的邁克爾受體包括共軛烯烴、烯烴或硝基烯烴衍生物，其他受體的例子不多。盡管IMA反應在合成中無處不在，但很少有不對稱IMA轉化的例子存在。硫脲催化劑具有垂懸的手性骨架，已被證明可以激活具有拴住的硝基烷和酯基的系統，從而誘發不對稱IMA。這種轉化的效用在環狀γ-氨基酸前體的合成中得到了證明。有人提出，激活是通過硝酸鹽和酯與硫脲催化劑的H鍵發生的，并解釋了對E-酯的有趣選擇性。在合成取代的二氫呋喃和四氫呋喃的過程中，一種功能性的立體歧化有機催化IMA/乳化轉化已經被研究，因為它能夠在許多天然產品中構建重要的結構圖案。當3等醚類受到(S)-(-)-鹽酸四咪唑(4)催化劑的作用時，結果是合成-2,3-取代的THF，而互補的反產品很容易通過Cinchona生物堿催化劑如7獲得。分子內Diels-Alder分子內Diels-Alder（IMDA）反應以[4+2]的方式將拴住的二烯和親二烯配對，最常見的是末端取代。這些轉化在全合成中很受歡迎，并在眾多困難的合成目標中得到了廣泛的應用。其中一個用途是在海洋毒素(-)-異普羅酮(10)的不對稱合成中應用對映選擇性IMDA轉化。(-)-isopulo'upone的合成證明了陽離子Cu(II)bis(oxazoline)復合物催化的IMDA反應的效用，可以得到具有多達四個相鄰立體中心的雙環產品。IMDA反應在復雜分子合成中的一個相當新的應用是用IMDA方法處理棕櫚堿生物堿的三環核心，這是一類從點頭棒狀苔蘚分離出來的天然產品。N-雜環碳化物（NHCs）是一類新興的有機催化劑，能夠誘導Umpolung反應性以及正常的極性轉化，然而直到最近，由于底物范圍有限，這些都沒有被廣泛用于全合成。

這些有機催化劑使用的一個有趣的擴展是NHC催化的烯烴異構化/IMDA級聯反應，以獲得獨特的雙環結構支架。諸如11的二烯酯通過半縮醛唑中間體穩定的異構化步驟轉變為取代的雙環[2.2.2]辛烷（13）。1,3-己二烯通過[1,5]-移位進行異構化的激活屏障是41千卡摩爾-1，并且預計會隨著與酯的共軛而增加，因此不可能發生無催化的異構化。這提供了繞過活化的高障礙的優勢，提供了獲得以前無法獲得的IMDA衍生物的機會。

炔環異構化是阿爾德-烯反應的一個炔變體，是1,n-烯的分子內重排，得到相應的環狀異構體。雖然重排可以在熱條件下發生，但由于對高溫的要求，熱重排的范圍是有限的，因此過渡金屬如金、鈀、鉑、銠和銥經常被用作催化劑。由于合成過程中存在感應、立體電子和立體需求，這種重排最近被開發為一種強大的方法，用于構建碳環和雜環支架，具有良好的化學、regio-和非對映選擇性結果。