Derivati karboksilnih kislin so pomembni v organski sintezi. Na sliki so predstavljeni derivati karboksilnih kislin in smer naraščanja njihove reaktivnosti za nukleofilne substitucije. Iz kislinskih kloridov lahko pripravimo vse druge derivate, iz soli pa ne moremo pripravljati derivatov. Med derivati so za življenje najbolj pomembni estri, ki dajejo vonj sadju in zelenjavi, estri višjih maščobnih kislin pa so masti, olja in voski, ki imajo pomembne biološke funkcije v organizmih.
Različna rekativnost derivatov karboksilnih kislin za nukleofilne substitucije je posledica povečane ali zmanjšanje elektronske gostote na karbonilnem (>CO) ogljikovem atomu. Na modelih s prikazom razporeditve elektronske gostote na površini modela molekule lahko opazite, da je pri kislinskem kloridu karbonilni ogljik delno modre barve (δ+), kar je ugodno za napad nukleofilnega reagenta. Na modelu acetamida pa je barva na karbonilnem atomu že rdeča (δ-), kar je neugodno za napad nukleofila.