特戊酸的合成方法很多，下文將分述并重點介紹已經工業化和近年來有技術突破的合成方法。

1. 格氏反應法[1]

2-氯-2-甲基丙烷與鎂反應生成相應的格氏試劑再與CO2反應，然后以25%的硫酸水解得到特戊酸，收率為61%-63%。此反應合成方法比較簡單，但反應時間較長，該方法不適合工業化生產。

2. 頻哪酮重排法

丙酮與鎂在氯化汞存在下合成頻哪醇鎂，經水解反應制得頻哪醇，然后在酸性條件下重排得到頻哪酮，再用溴和氫氧化鈉氧化，酸化后得到特戊酸。此方法工藝路線復雜，而且催化劑氯化汞毒性較大，目前該方法已淘汰。

3. Reppe反應法

Reppe反應合成羧酸是在過度金屬羰基化合物催化劑存在下，烯烴、CO和水反應合成酸的正異構體的混合物。該法是德國BASF公司Reppe研究的基礎上建立的。最重要的配合物催化劑是鎳、鈷、鐒、鉑、鈀和鐵的羰基化合物。若金屬和配位體選擇恰當，催化劑能在非常溫的條件下使烯烴進行羰基化反應。能在常溫常壓下進行羰化的催化劑研究工作極為活躍。

4.  Koch反應法[2]

Koch反應是指Herbert在1955年用烯烴，一氧化碳和水反應合成叔碳酸的合成方法。這個反應的機理是：反應首先是酸性催化劑給出的質子對烯烴按馬氏規則親電進攻生成碳正離子，然后CO插入生成酰正離子，再水解生成烯烴對應的羧酸。從反應機理可以看出，任何能給出質子或能幫助正碳離子生成和穩定的物質均能作為催化劑。