向有机分子内引入二氟甲基(-CF2H)或二氟亚甲基(-CF2-)可以明显改变有机分子的亲脂性、代谢稳定性、细胞膜穿透力,因此含有二氟甲基或二氟亚甲基的有机分子在农药、医药、材料等方面都有重要的应用。但是天然含有二氟甲基且又具有生物活性的物质基本没有,且与三氟烷基化反应相比二氟烷基化的发展相对缓慢,还存在很大的发展空间,因此值得我们深入研究。在过去的几年文献报道的二氟烷基化反应中,过渡金属扮演着重要角色,过渡金属参与的二氟烷基化反应将成为一个新的研究热点。本篇论文主要分为四个部分:(1)使用在碱性条件下易发生烯醇化的1,3-环己二酮作为底物,已经商业化的ClCF2COOEt作为二氟卡宾源,探索了碱、温度、反应时间、溶剂对反应的影响,我们得到了最优的1,3-环己二酮二氟烷基化的反应条件,接着我们合成了部分带有不同取代基的1,3-环戊(己)二酮,并对1,3-环戊(己)二酮二氟甲基化反应的底物进行扩展,探索1,3-环戊(己)二酮的官能团容忍度以及不同取代基对二氟甲基化收率的影响。通过核磁、红外、质谱、高分辨质谱对产物结构进行表征。最后我们进行了扩大量实验并对1,3-环戊(己)二酮的二氟甲基化实验提出了可能的机理。(2)设计合成了不同配体配位的氯二氟乙酸铜二氟卡宾试剂4a-c,探索了不同配体对氯二氟乙酸铜二氟卡宾试剂的合成产率的影响,对4a-c进行了核磁、高分辨质谱、红外的数据表征(其中4b,4c还通过单晶X-ray进行了结构的确定,为四面体构型的离子型晶体),此后对氯二氟乙酸铜试剂的反应活性进行探究。首先,我们在碱性条件下将氯二氟乙酸铜作为一种新型的二氟卡宾试剂与苯酚进行二氟甲基化反应,讨论了不同类型的碱、反应时间、溶剂、反应温度、不同的配体对铜卡宾试剂活性的影响,得到最优的二氟甲基化条件并对反应底物进行扩展,探索官能团容忍度,同时研究了不同官能团对二氟甲基化收率的影响。通过核磁、红外、质谱、高分辨质谱对产物结构进行表征;其次,我们在最优条件的基础上进行了扩大量实验,以及将实验条件应用于合成治疗肺病的药物folumilast的中间产物,最后,我们对铜试剂参与的二氟甲基化反应机理进行了研究,指出在二氟卡宾插入底物生成产物的过程中涉及到一个三中心过渡态的反应机理。(3)在此基础上,我们继续对氯二氟乙酸铜二氟卡宾试剂的应用进行拓展。我们使用不同配体的氯二氟乙酸铜试剂(4a,4c)作为三氟甲基化试剂,讨论了不同类型的氟盐、反应时间、反应温度、溶剂对于三氟甲基化反应的影响得到最优反应条件:75℃下,添加3equiv CsF,4a或4c与带有不同官能团的芳香碘苯以及碘(溴)代杂环化合物在DMF中高收率得到三氟甲基化产物。通过核磁、红外、质谱、高分辨质谱对产物结构进行表征,其次我们对最优条件进行扩大量实验,最后我们通过核磁跟踪实验对反应机理进行深入研究,认为反应过程经历一个LnCuCF3中间过程。(4)最后我们探索了硫二氟甲基化的方法。由于大部分的硫二氟甲基化的反应都是从有毒且味道难闻的苯硫酚合成的,因此我们想通过使用其他含硫的底物合成硫二氟甲基化产物。我们选用了带有不同取代基团的苯硫基丙烯酸叔丁基酯作为硫二氟甲基化底物,市售的ClCF2COONa作为二氟卡宾源,探索了不同的碱、反应时间、反应温度、溶剂、添加剂对反应的影响,得到一个最优的硫二氟甲基化反应的方法,此后我们合成了带有不同官能团的苯硫基丙烯酸叔丁基酯,探索最优实验条件对苯硫基丙烯酸叔丁基酯的官能团容忍度,以及不同的取代基对反应收率的影响。其次,我们还讨论了带有不同的离去基团的底物对反应的影响,最后通过氘代实验对硫二氟甲基化产物中氢的来源进行了讨论并对反应机理提出假设。