Azelainsyre er en ligekædet- alifatisk dicarboxylsyre med molekylformlen C₉H₁₆O4, med en carboxylgruppe i hver ende af molekylet. På grund af den høje reaktivitet af disse to carboxylgrupper gennemgår azelainsyre typiske carboxylsyrereaktioner-såsom neutralisering med baser og esterificering med alkoholer-og kan yderligere reagere med forbindelser, der indeholder hydroxyl- eller aminogrupper. Under passende reaktionsbetingelser kan de to carboxylgrupper deltage i reaktioner uafhængigt, hvilket tillader azelainsyre at fungere som en bifunktionel monomer i polymerisationsprocesser.
Esterificering er en vigtig kemisk egenskab ved azelainsyre. I nærvær af en sur katalysator og varme reagerer den med alkoholer (såsom ethanol eller butanol) for at give de tilsvarende azelatestere og vand. Da molekylet indeholder to carboxylgrupper, kan der dannes enten monoestere eller diestere afhængigt af alkoholdoseringen og reaktionsbetingelserne. Azelate estere udviser fleksibilitet og smørende egenskaber, hvilket gør dem værdifulde i applikationer som blødgørere, smøremidler og polymermaterialer.
Azelainsyre gennemgår også neutraliseringsreaktioner med basiske stoffer for at danne tilsvarende salte; for eksempel giver reaktion med natriumhydroxid dinatriumazelat. Dets carboxylgrupper kan også reagere med visse metalioner for at danne carboxylatsalte, en egenskab, der anvendes til fremstilling af beslægtede forbindelser. Ved polymersyntese kan de to carboxylgrupper i azelainsyre undergå polykondensation med dioler; gennem dehydrering dannes esterbindinger og molekylekæder forlænges, hvilket gør det muligt for syren at tjene som dicarboxylråmateriale til polyestersyntese.
Under standard opbevaringsforhold er azelainsyre kemisk stabil og generelt modstandsdygtig over for betydelig nedbrydning eller nedbrydning. Udsættelse for høje temperaturer eller langvarig opvarmning kan dog ændre dens fysiske tilstand og kemiske egenskaber, hvilket nødvendiggør omhyggelig temperaturkontrol under behandlingen. I betragtning af tilstedeværelsen af to carboxylgrupper skal faktorer såsom råmaterialeforhold, reaktionstemperaturer og katalysatorer styres omhyggeligt under polymerisationen, da disse betingelser direkte påvirker reaktionshastigheden såvel som molekylvægten og strukturen af den resulterende polymer.