自从19世纪末20世纪初，在化学家的努力下，原子论和化学反应逐渐被接受，取代反应逐渐成为了主流。取代反应是一种将一个原子或有机分子中的原子被另一种原子或分子中的原子取代的反应。它在新药研发、生产和合成高分子材料等领域均有着广泛应用。
取代反应被广泛应用的原因在于它具有较高的效率和多样化的反应类型。在生产实践中，许多已有的原材料可以经由部分取代上升到更高层次的产物，这不仅节约了成本，而且能够为新型材料的研发提供坚实的基础。其中最为突出的是药物研发与生产中的应用。例如血压药品西咪替丁（Cimetidine），其分子模型中的N原子通过与一致电荷的氢原子取代，即可获得更明显的药理表现。这种类似的反应在药物研发中具有非常实用的应用价值。