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二氟烷基在医药、农药与材料中起着与其他氟烷基同样重要的作用。然而，长期以来过渡金属催化的二氟烷基化反应却很少受到关注，与之相对应的引氟策略也十分少见。本论文主要围绕过渡金属催化下芳烃/烯烃的二氟烷基化反应展开研究。全文共分为四章:第一章铜催化下碘/溴代芳烃的二氟亚甲基磷酸酯化反应研究;第二章钯催化下芳基硼酸的二氟烷基化反应研究;第三章钯催化下芳基硼酸与溴二氟乙酸乙酯的二氟甲基化反应研究;第四章钯催化下烯烃与氟卤烷烃的Heck反应及其相关反应研究。 第一章:铜催化下碘/溴代芳烃的二氟亚甲基磷酸酯化反应研究 本章以羧酸酯、三氮烯为辅助基团，首次实现了铜催化下碘苯/溴苯衍生物与溴二氟亚甲基磷酸酯锌试剂[BrZnCF2PO(OEt)2]的偶联反应。其中三氮烯辅助基团，具有良好的转换性，可以发生众多碳碳键的转化。研究表明辅助基团是实现铜催化的关键，而配体只是提高催化效率。通过自由基抑制实验表明，该反应可能不存在自由基历程，而是经历了铜参与的氧化加成、还原消除历程。该反应为铜催化下的二氟烷基化反应奠定了基础。 第二章:钯催化下芳基硼酸的二氟烷基化反应研究 本章探索了钯催化下溴/碘代芳烃与二氟亚甲基磷酸酯硅试剂的偶联反应，运用Pd(PPh3)4/Xantphos催化体系初步实现了卤代芳烃的二氟亚甲基磷酸酯化反应，解决了芳基钯二氟烷基络合物[(Ar)-PdⅡ(Xantphos)-(CF2PO(OEt)2)]的还原消除问题，发现存在二氟烷基金属试剂[AgCF2PO(OEt)2]分解以及催化循环中转金属速率不匹配等问题。针对上述发现，我们提出并首次实现了以廉价易得的氟卤烷烃[BrCF2PO(OEt)2、BrCF2CO2Et以及BrCF2CONR1R2（亲电试剂）]为原料与芳基硼酸（亲电试剂）在钯催化下的二氟烷基化反应，其中Xantphos是实现该反应的关键因素。这一策略有效的避免了二氟烷基金属试剂[AgCF2PO(OEt)2]分解以及催化循环中转金属速率不匹配的重要问题，为过渡金属催化下芳烃的二氟烷基化提供了一种新颖高效的策略。该反应不仅温和高效、官能团兼容性良好，而且还能对生物活性分子进行后期氟修饰，从而为新药研发提供了一种有效的手段。机理研究表明该反应存在单电子转移历程。 第三章:钯催化下芳基硼酸与溴二氟乙酸乙酯的二氟甲基化反应研究 本章以BrCF2CO2Et为原料，对苯二酚为添加剂，在[Pd]/Xantphos催化体系下首次实现了芳基硼酸的二氟甲基化反应。该反应不仅底物普适性好，而且能兼容羟基乃至卤素等敏感性基团，为芳烃的二氟甲基化提供了简单高效的方法，体现了过渡金属催化的氟烷基化反应的优越性。应用该方法可以高效地实现药物分子Zetia的后期氟修饰。初步机理研究表明，该反应经历了一种新颖的反应历程，有别于经典C-H化学，从而体现了有机氟化学的独特魅力。 第四章:钯催化下烯烃与氟卤烷烃的Heck反应及其相关反应研究 本章以[Pd]/Xantphos为催化体系，首次实现了钯催化下烯烃与氟卤烷烃[BrCF2R以及BrCF2(CF2)nCF3]的Heck反应。该反应底物普适性好，官能团容忍性优秀，为烯烃的氟烷基化提供了一条高效简洁的途径。而且运用该方法可以高效地实现药物活性分子的后期氟修饰。通过自由基抑制实验以及重要反应中间体的验证表明该反应是[Pd]/Xantphos引发的单电子转移历程的Heck反应。