不同的立体选向性，并因此和量子化学家罗德·霍夫曼一起提出分子轨道对称守恒原理来解释这类反应的进程。该原理认为：化学反应是分子轨道进行重新组合的过程，在一个协同反应中，分子轨道的对称性是守恒的，即由原料到产物，轨道的对称性始终不变，因为只有这样才能用最低的能量形成反应中的过渡态。因此分子轨道的对称性控制着整个反应的进程。分子轨道对称守恒原理运用前线轨道理论和能级相关理论来分析周环反应，并取得成功。而芳香过渡态理论从另一个角度来分析协同反应的进程，也基本可以得到一致的结论。周环反应的主要类型：