各種丁烯——異丁烷烷基化反應的主要產物是2，2，4-三甲基戊烷，在丙烯異丁烷的烷基化反應中，三甲基戊烷在反應產物中也占有相當數量。
以正碳離子理論為基礎的烷基化反應，可以歸納為以下鏈式反應機理。 任何鏈式反應一般均包括3個步驟，即鏈的引發、鏈的增長、鏈的終止。
（1）鏈的引發
在異丁烷與烯烴的烷基化反應過程中，烯烴得到氫質子形成正碳離子為鏈的引發過程，生成的叔丁基上的正碳離子對烷基化反應起著至關重要的作用。
關于鏈的引發，有幾點需要說明：
1、 硫酸或氫氟酸的離解生成了氫質子，從而為正碳離子提供了正離子源，但當酸處于完全不能離解的狀態時，如在相當干燥的條件下，也就是說沒有極性很大的水分子時，酸不能離解，烷基化反應則不能發生。
2、 只有叔丁基正碳離子能夠擔任載鏈的功能，如果其他直鏈烯烴接受了氫質子，則情況比較復雜：或者直鏈烯烴本身異構化為叔丁基正碳離子；或者直鏈烯烴的正碳離子摘取異丁烷的氫負離子，使異丁烷變為叔丁基正碳離子來引發烷基化反應。
3、 大分子正碳離子，特別是酸溶性烴類，是高度離子化的，能夠摘取烯烴或異丁烷的氫負離子，生成新的叔丁基正碳離子。
叔丁基正碳離子的主要來源是異丁烯，正丁烯得到質子形成的正碳離子經過氫轉移也能得到叔丁基正碳離子。但是人們研究烷基化反應機理時發現，至少部分示蹤的正丁烯變成了異丁烷，說明在酸性條件下正丁烯異構化生成了異丁烯，異丁烯接受氫負離子轉移成了異丁烷；另外進行異丁烯/異丁烷的烷基化反應并不能顯著提高三甲基戊烷的含量，在氫轉移起主要作用時，指揮加快異丁烯的二聚和多聚，說明烷基化反應之前正丁烯要經過異構過程。這也是異丁烷與不同烯烴進行烷基化反應所得到的產物分布大致相似的主要原因。
（2）鏈的增長
叔丁基正碳離子奪取氫負離子后生成產物，并保證了叔丁基正碳離子的繼續存在。
（3）鏈的終止
增長中的正碳離子通常從異丁烷中摘取一個氫負離子而停止增長，這是大多數烷基化鏈終止的方式。而鏈增長的正碳離子失去質子成為烯烴卻是很少發生的，因為在對烷基化產物進行分析時很少發現有烯烴，而且烯烴一旦生成也會立即在烷基化條件下被質子化而重新參加反應的。