До сих пор не удалось установить четкую взаимосвязь между молекулярным строением вещества и его запахом, выявлены лишь некоторые закономерности.

Душистые вещества с приятным запахом, как правило, являются представителями следующих классов органических соединений: альдегидов, кетонов, сложных эфиров, терпенов и терпеноидов, гетероциклов.

В структуре многих ароматных соединений имеется карбонильная группа, которая в зависимости от химического окружения определяет принадлежность вещества к классу альдегидов, кетонов или сложных эфиров.

Альдегиды – органические соединения, в структуре которых имеется альдегидная группа HC=O.

Бензальдегид обладает резким запахом горького миндаля (в малых концентрациях находится в косточках абрикосов, персиков, вишен), цитраль – ярким запахом лимона (в малых концентрациях находится в цитрусовых), коричный альдегид обладает приятным запахом корицы, содержится в коричном масле. Все перечисленные альдегиды используются в качестве пищевых и парфюмерных ароматизаторов.

На запах альдегидов влияет строение углеродной цепи: альдегиды разветвленного строения пахнут сильнее, чем линейные аналоги. У соединений с 7–12 атомами углерода имеется жирный запах с лимонным или апельсиновым оттенком. По мере удлинения углеродной цепи до 14 атомов в запахе появляется цветочная нота.

На запах ароматических альдегидов влияют положение и природа заместителя в кольце. Например, ванилаль имеет запах, в 2–2,5 раза более сильный, чем ванилин, а 3,4- диметоксибензальдегид – в 16 раз.

Кетоны – органические соединения, в структуре которых имеется карбонильная группа (С=О), связанная с двумя углеводородными радикалами, в этом случае ее называют кетонной.

Гептанон-2 – жидкость с гвоздичным запахом, которая содержится в масле гвоздики. Присутствие этого соединения вносит вклад в запах некоторых плодов, молочных продуктов, в том числе сыров. Кетон малины – ароматический кетон с резким запахом малины, а диацетил, содержащий две кетонные группы в составе одной молекулы, при разбавлении имеет запах сливочного масла.

Некоторые ароматные кетоны имеют структурное сходство с витаминами группы А, например, ионон. Это непредельный кетон, существующий в виде двух изомеров α- и β-, являющийся основным душистым веществом масла фиалки, а также одним из компонентов аромата высушенного сена.

Сложные эфиры – органические соединения, в структуре которых имеется сложноэфирная связь. Они отвечают за фруктовые и цветочные запахи. В зависимости от того, какая кислота и спирт входят в состав сложного эфира, можно получить различные запахи.

Изоамилформиат – сложный эфир, полученный из муравьиной кислоты и изоамилового спирта, является основным компонентом запаха сливы, а изоамилацетат, полученный из уксусной кислоты и того же спирта, отвечает за аромат дюшеса.

Их аналоги: изоамилвалерат и бутилбутират, отвечают за аромат спелого яблока, банана и ананаса. Так, варьируя кислотную и спиртовую составляющую сложного эфира, можно смоделировать различные фруктовые запахи. Это задача химии искусственных ароматизаторов.

На запах соединений влияет характер и количество функциональных групп. Как правило, для соединений алифатического ряда характерны следующие закономерности: накопление разных функциональных групп ослабляет запах, а рост числа одинаковых групп – резко его снижает, вплоть до исчезновения.

Аромат веществ зависит и от длины углеродной цепи молекулы. Соединения одного гомологического ряда имеют сходные запахи, причем сила запаха ослабевает с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Соединения, в которых более 18 атомов углерода, лишены запаха.

Запах циклических соединений зависит от числа атомов углерода в кольце и наличия в них функциональных групп: соединения с числом атомов С_5-6 могут иметь запах горького миндаля или ментола, С_9-12 – запах камфары или мяты, С_14-16 – запах мускуса, персика, С₁₃ – смолы, кедра; С₁₇ – лука.

Нота мускуса присутствует почти во всех великих духах. Мускус - зернистая бурая масса с жирным блеском, горьким вкусом и своеобразным запахом; является очень пахучим секретом, выделяемым особой железой на брюхе самца мускусной кабарги. Издревле пронзительная, обволакивающая, вкрадчивая и завораживающая нота мускуса в духах считалась «приворотной» и часто становилась оружием любви.

Существует и растительный мускус. Он содержится в корне дягиля лекарственного, в семенах гибискуса и в некоторых других растениях.

Подобно мускусу амбра также является незаменимым продуктом в парфюмерии. Было замечено, что внесение амбры в качестве фиксатора в парфюмерные смеси придает духам устойчивый аромат «свежего морского ветра», ставший легендарной нотой творения парфюмеров.

Запах веществ во многих случаях зависит от концентрации. Так, индол и скатол (3-метилиндол) в концентрированном виде имеет отталкивающие запахи, а при сильном разбавлении – цветочные ароматы и добавляются в парфюмерные композиции.

Аромат растения определяется не одним веществом, а смесью нескольких соединений. Существенно, что один компонент может усиливать эффективность остальных, создавая при этом специфический запах. Поэтому повторить или воссоздать запах индивидуального растения – достаточно сложная задача.