A tetraklór-ftálsavanhidrid reakcióelve a klóratom benzolgyűrűre gyakorolt erős elektron-elvonó hatásán alapul, ami az anhidridcsoportot érzékenyebbé teszi a nukleofil szubsztitúciós reakciókra. A molekulájában lévő klóratom szabad gyökös mechanizmuson keresztül vehet részt a polimerizációs reakciókban, míg az anhidridcsoport alkoholokkal/aminokkal észterezési/amidálási reakciókon megy keresztül. Ez a vegyület magas hőmérsékleten dekarboxilezhet, így tetraklór-benzol származékok keletkeznek.
Ennek az anhidridnek az egyedülálló szerkezete kiváló{0}}minőségű monomerré teszi polimerek, például poliimidek szintetizálásához, és a festék intermedierek kulcsfontosságú építőelemeként is szolgálhat. Iparilag jellemzően ftálsavanhidrid közvetlen klórozási eljárásával állítják elő, ami szigorú hőmérséklet-szabályozást és klórgáz áramlási sebességet igényel.
A szerves szintézis közbenső termékként való felhasználásának elve az anhidridgyűrű nagy reakcióképességében rejlik, amely könnyen gyűrűnyitási reakciókon megy keresztül nukleofilekkel (például aminokkal, alkoholokkal és hidroxil-aminokkal), és így származékokat, például amidokat, észtereket és savakat hoz létre. Ezzel egyidejűleg a benzolgyűrűn lévő klóratom részt vehet nukleofil szubsztitúciós vagy kapcsolási reakciókban, így fontos köztes termék a színezékek (például ftalocianin pigmentek és tallium-alapú színezékek), peszticidek (például rizsftalátok) és gyógyszerészeti ftalátok szintézisében.
