氟化反应的催化循环过程（图1）通常先是Pd(0)与卤代芳烃发生氧化加成反应生成Pd(Ⅱ)的络合物LnPd(Ar)X，然后钯络合物与氟离子进行卤素交换，置换出络合物的卤素原子形成含氟的Pd 络合物LnPd(Ar)F，最后LnPd(Ar)F 经还原消去而生成产物含氟芳香化合物Pd(0)。

图1. Pd 催化的芳香族氟化反应

第一步，氧化加成：

卤代芳烃与Pd(0)化合物的氧化加成反应是Pd催化的交叉偶联反应的基础，常应用于Heck、Stille、Sonogashira、Suzuki-Miyaura等反应。James等应用两种方法合成并分离了单膦配体的卤代钯化合物，见式（2）。氧化加成反应速度很快，而且反应条件温和，通常在室温下进行。

第二步，卤素交换：

络合物LnPd(R)X与氟化剂（HF、AgF、CsF）进行卤素交换得到中间体含氟的钯化合物，Pd-F中间体的形成对构建C—F键起着至关重要的作用。Scott首次合成并分离出了(Ph3P)2Pd(R)F，[(Ph3P)2Pd(Ph)I]与AgF在20℃甲苯中超声振荡1～6 h，得到氟化产物的收率为90%。纯化的(Ph3P)2Pd(R)F可以在空气中储存数周而不发生分解，能溶于低极性的溶剂如甲苯、氯仿、二氯甲烷等，难溶于极性溶剂如乙腈、甲醇等。Scott也首次通过单晶X-ray对(Ph3P)2Pd(R)F的结构进行了鉴定，化合物中Pd—F键的键长为2.085Å，与理论值2.045Å相近。Mark等分别用HF和AgF与(Ph3P)2Pd(R)X经卤素交换制备了一系列的含氟钯化合物，见表1。

相比常规的卤素交换氟化反应，钯化合物的氟交换可以在较低的温度下甚至是室温中进行，而且反应时间较短，可见钯化合物的氟交换较容易进行。通过卤素交换反应得到的LnPd(R)F收率都比较高，但是反应条件较为苛刻，由于Pd 化合物非常容易氧化，反应需要在无水无氧体系中进行，使用的氟化剂多是毒性比较大的HF以及昂贵的AgF。AgF为氟化剂时体系还必须遮光以生成AgX沉淀，从而有利于反应顺利进行。Donald 等发现目标产物4可以通过LnPd(R)X与AgF在25℃二氯甲烷中制得，见式（3），4容易从反应体系中分离，X-ray表明4呈现为单体结构。因此可以充分地证明第二步Pd 化合物中的卤素原子被氟离子取代的可能性。

常规的卤素交换氟化法主要用于电子云密度低或易发生亲核取代的芳香族化合物（如含有硝基、氰基等），而化合物LnPd(R)X中即使芳环上带有供电子基仍然可以进行卤素交换反应。

第三步，还原消去：

氧化加成和还原消去是有机金属催化反应中的基本步骤，氧化加成反应较普遍，而还原消去反应报道的却较少。已有文献报道Pd化合物[LnPdR(X)] (X 为Cl、Br 或I)经还原消去得到R—X，见式（5）。从式（5）可见，Pd化合物经还原消去构建C—X(X 为Br 或I)键不仅适用于芳香族，也适用于脂肪族。

将分离出来的化合物4 和5[式（3）]分别在100 ℃的甲苯溶液中进行还原消去得到相应的氟化产物，发现有LnPd(0)生成，表明LnPd(II)被还原为LnPd(0)，这也证明了含氟的Pd 化合物可以通过还原消去得到含氟芳香化合物。

通过许多的文献发现，从理论和实验上都证明了C—F键可由有机金属Pd氟化合物经还原消去而形成。而分步进行的氧化加成、卤素交换和还原消去反应的实现也可证明了Pd催化的有机氟化反应的可行性。