前线轨道
分子轨道中，最高占有分子轨道和最低未占有分子轨道统称为 前线轨道。根据电子填充情况不同可分为 被占轨道，空轨道 和 半占轨道。处在前线轨道中的电子就像原子轨道中的价电子一样是化学反应中最活泼的电子，是有机化学反应的核心。
填充了一对自旋相反电子的轨道称为被占轨道，只填一个电子的轨道称为 半占轨道(SOMO)，没有填充电子的轨道为空轨道。被占轨道中能级最高的轨道称为 最高被占轨道(HOMO)，空轨道中能级最低的轨道称为 最低空轨道(LUMO)。
研究表明，基态分子间的化学反应是通过 HOMO 和 LUMO 间的最有效重叠而进行的。所以把这两个轨道称为前线轨道。在自由基或激发分子参与的反应中，SOMO 也起到很重要的支配作用，因此，这个 SOMO 轨道也包括在前线轨道中。
前线轨道分类
前线轨道有三种，分别是 HOMO、LUMO、SOMO。
- HOMO： 最高占据轨道，即能量最高且填充了一对自旋方向相反电子的轨道；
- LUMO： 最低未占据轨道，即能量最低的空轨道；
- SOMO： 半占据轨道，即只填充了一个电子的轨道。
对称守恒原理
分子轨道对称守恒原理是将整个分子轨道一起考虑，即在一步完成的化学反应中，若反应物分子和产物分子的分子轨道对称性一致时，反应容易进行，也就是说整个反应体系从反应物、中间态到产物，分子轨道始终保持某一群的对称性 (顺旋过程保持 C2 点群，对旋过程保持 C3 点群 )，反应容易进行。根据这一考虑，可将反应进程分子轨道的变化关系用能量相关图联系起来，并得出几个要点如下：
(1). 反应物的分子轨道与产物的分子轨道一一对应；
(2). 相关轨道的对称性相同；
(3). 相关轨道的能量应相近；
(4). 对称性相同的能量应相近。
在能量相关图中，如果产物的每个成键轨道都只和反应的成键轨道相关联，则反应的活化能低，易于反应，称作对称允许，一般加热就能实现，如果双方有成键轨道和反键轨道相关联，则反应活化能高，难于反应，称作对称禁阻，要实现这种反应，须把反应物的基态电子激发态。对称性相同的轨道间会产生相互排斥的作用，所以对称性相同的关联线不相交。
局限性
- 忽视原子核振动：
前线轨道理论经常忽视分子振动对反应速率的影响，在一些特殊情况下可能会产生非常大的影响。这是因为一个反应的发生不仅取决于电子的排列，还取决于原子核的位置，前线轨道理论未能够将核运动纳入考虑范围。
- 忽视电子之间的排斥作用：
在前线轨道理论中，忽视了电子之间的排斥作用。当两个电子云接触（比如在一次反应中形成新的化学键）时，由于排斥作用，会有一些能量上升，这部分变化被忽视了。
- 前线轨道是线性的：
前线轨道理论假设 HOMO 和 LUMO 是线性的。但是，并非所有的分子控制都是线性的，因此这个假设在某些情况下得出的结论可能会不准确。
- 简化多体效应：
前线轨道理论主要讨论两分子系统。但是在许多化学反应中，有可能涉及到更多的反应分子数，对此前线轨道理论无法给出确切的预测。
- 只适用于热力学稳定性：
前线轨道理论只考虑了热力学稳定性，没有考虑在不同环境下反应速率的变化，对没有考虑动力学因素。