衍生化是一種化學變換，它涉及將化合物轉化成具有類似化學結構的物質。這種轉化通常涉及化合物中某個特定的原子或基團被替換成衍生化物中的特定基團。這種轉變可能會導致化合物的溶解度、沸點、熔點、聚集態或化學成分發生變化。這些變化產生的新的化學性質可以用於化合物的量化或分離。
衍生化的主要目的是提高檢測的靈敏度、改善分離度，並適合於進一步的結構鑑定，如質譜、紅外或核磁共振等。衍生化反應可以在色譜分離前（柱前衍生）或之後（柱後衍生）進行。柱前衍生是在經過色譜分離前先進行反應，屬於樣品前處理開發的一個環節，而柱後衍生是待分析樣品先經過色譜分離，再於反應器中與衍生化試劑反應，再進行檢測。衍生化反應的條件應不苛刻，能迅速、定量地進行，只生成一種衍生物，且反應副產物及過量的衍生試劑不干擾分離和檢測。常見的衍生化反應包括酯化、醯化、矽烷化、硼烷化、烷基化、環化和離子化等。
在代謝組學中，很多物質含量極微，前處理過程複雜可能會影響微量成分的損失，引起誤差。因此，前處理過程應簡單，避免多次轉移。對於大批量樣品，前處理過程還需要考慮經濟性指標，如低成本試劑、低毒性試劑和便於自動化等。