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有机卤化物与无机卤化物之间进行卤原子交换又称Finkelstein卤素交换反应。合成上常利用本反应将氯（溴）化烃转化成相应的碘化烃或氟化烃。
卤素交换反应大多属于S N 2机理。无机卤化物中的卤负离子作为亲核试剂，被交换的卤素原子作为离去基团，因此被交换的卤素活性愈大，则反应愈容易。但叔卤化物在交换时形成的阳碳离子易发生消除反应，使收率降低。
卤原子交换中，选用的溶剂，最好是对使用的无机卤化物有较大的溶解度，而对生成的无机卤化物溶解度甚小或几乎不溶解，以有利于交换完全。常用的溶剂有DMF、丙酮、四氯化碳或丁-2-酮等极性非质子溶剂。
例如，碘化钠在丙酮中的溶解度较大（39.9g/100mL，25℃），而生成的氯化钠溶解度则很小，从而使反应顺利进行。
Lewis酸可增强卤代烷的亲电活性，加入Lewis酸有利于卤素交换反应。
对于某些2或4位卤代氮杂环衍生物，加入少量酸可增加其交换活性。例如，少量氢碘酸能催化2-氯吡啶与碘化钾的反应，得到2-碘吡啶。
氟原子的交换所采用的试剂有氟化钾、氟化银、氟化锑、氟化氢等。氟化钠不溶于一般溶剂，故很少采用。
用无水氟化钾，氟可以取代分子中的氯、溴原子生成氟化物。例如抗癌药5-氟尿嘧啶中间体氟乙酸乙酯的合成：
借助于冠醚或季铵盐的相转移催化作用，氟化钾能在较为缓和的条件下进行卤交换反应，高产率地生成相应的氟化物，而且很少有重排现象，但偶尔有消除反应发生。相同烷基的不同卤原子被氟原子取代的反应，从产率看，溴化烃活性最高，氯化烃活性最低；随着烷基碳链的增长，反应活性明显降低。常用的相转移催化剂有18-冠-6和Bu 4 NBr。当所用季铵盐为含氟试剂时，它可兼作相转移催化剂与氟化试剂。而且与Bu 4 NBr相比，氟交换产率更高。对于含氟的季铵盐化合物，多数是使用其无水盐。
三氟化锑和五氟化锑的特点是可选择性地实现同一碳原子上的多氟代，故常用于三氟甲基化合物的制备，例如：
喹诺酮类抗菌药氟罗沙星（fleroxacin）中间体1-溴-3-氟乙烷的合成可以通过1，2-二溴乙烷在乙腈中用KF进行卤素交换氟化得到：
反应通式及机理如下所示：
磺酸酯与亲核卤化试剂反应，可得到相应的卤代烃。该反应中，卤化剂提供卤负离子亲核试剂对磺酸酯中的亲电烷基进攻，磺酸酯基作为离去基团。
醇羟基直接卤化可产生副反应，因此先将醇用磺酰氯转化成相应的活性较大的磺酸酯，然后可在较温和的条件下被卤化剂卤化，此法常比卤素交换反应更有效。常用的卤化剂是卤化钠、卤化钾、卤化锂、卤化镁等，常用溶剂为丙酮、醇、DMF等极性溶剂。如：
利用芳香重氮化合物的卤置换是制取芳香卤化物的方法之一，特别是在氟代芳烃、碘代芳烃的制备上应用更广。此法先由芳胺制成重氮盐，再在催化剂作用下得到卤化物。在反应过程中同时生成的副产物有偶氮化合物和联芳基化合物。反应通式为：
氯化亚铜或溴化亚铜在相应的氢卤酸存在下，分解重氮盐，生成氯代或溴代芳烃的反应称作Sandmeyer反应。若改用铜粉与氢卤酸，则为Gattermann反应。重氮基被氯原子置换的反应速度，受对位取代基的影响，通常当芳环上有其他吸电子基存在时有利于反应。取代基导致反应速率按该次序依次降低：NO 2 ＞Cl＞H＞CH 3 ＞OCH 3 。置换重氮基的反应温度一般为40～80℃，催化剂的用量为重氮盐的1/10～1/5（化学计算量）。
磺酰亚胺重氮盐与四丁基溴化铵在乙腈中于室温下反应，即可生成芳溴化合物，在亚酮盐催化下亦可合成相应的氯化物及碘化物。
例如药物中间体邻氯甲苯的工业化合成就是采用Sandmeyer反应进行的：
碘代反应要容易的多，重氮盐与KI共热，可不必加入铜盐，即可以较好收率得到碘化物。
许多芳香族的氟衍生物是通过氟原子置换芳环上的重氮基而制得的。通常是将芳伯胺的重氮盐与氟硼酸盐反应，生成不溶于水的重氮氟硼酸盐；或芳胺在氟硼酸存在下重氮化，生成重氮氟硼酸盐，后者经加热分解，可以较高产率制得氟代芳烃，此类反应称Schieman反应。
要注意的是，重氮氟硼酸盐分解必须在无水条件下进行，否则易分解成酚类和树脂状物质。
