Phenobarbital được tạo thành khi biến đổi acid barbituric theo hướng:

Thay thế H ở C5 bằng một gốc phenyl

Thay thế H ở C5 bằng hai gốc phenyl

Thay hai H ở C5 bằng O và phenyl

Thay H ở C2 bằng O và H ở C5 bằng phenyl