特戊酸的合成方法很多，下文将分述并重点介绍已经工业化和近年来有技术突破的合成方法。

1. 格氏反应法[1]

2-氯-2-甲基丙烷与镁反应生成相应的格氏试剂再与CO2反应，然后以25%的硫酸水解得到特戊酸，收率为61%-63%。此反应合成方法比较简单，但反应时间较长，该方法不适合工业化生产。

2. 频哪酮重排法

丙酮与镁在氯化汞存在下合成频哪醇镁，经水解反应制得频哪醇，然后在酸性条件下重排得到频哪酮，再用溴和氢氧化钠氧化，酸化后得到特戊酸。此方法工艺路线复杂，而且催化剂氯化汞毒性较大，目前该方法已淘汰。

3. Reppe反应法

Reppe反应合成羧酸是在过度金属羰基化合物催化剂存在下，烯烃、CO和水反应合成酸的正异构体的混合物。该法是德国BASF公司Reppe研究的基础上建立的。最重要的配合物催化剂是镍、钴、铹、铂、钯和铁的羰基化合物。若金属和配位体选择恰当，催化剂能在非常温的条件下使烯烃进行羰基化反应。能在常温常压下进行羰化的催化剂研究工作极为活跃。

4.  Koch反应法[2]

Koch反应是指Herbert在1955年用烯烃，一氧化碳和水反应合成叔碳酸的合成方法。这个反应的机理是：反应首先是酸性催化剂给出的质子对烯烃按马氏规则亲电进攻生成碳正离子，然后CO插入生成酰正离子，再水解生成烯烃对应的羧酸。从反应机理可以看出，任何能给出质子或能帮助正碳离子生成和稳定的物质均能作为催化剂。