自1886年Moissan分离得到纯元素氟以后不久，他和同事们就用这个高度活泼的气体与一些有机物进行了反应。但无论是在室温条件下还是在液氮温度下进行，有时候甚至会剧烈爆炸，无法分离到反应的主要产物。

到20世纪30年代，W. Bockemuller根据热化学理论首次对这些反应结果做了合理说明。首先是由于反应生成的高度稳定的C－F键而释放出来的能量(约116kcal·mol^-1)大大高于C－C键(约83kcal·mol^-1)或C－H键(约99kcal·mol^-1)的断裂能。第二个原因是氟气的均裂能特别低(仅37kca1·mol^-1) ,因此即使在低温和无光照条件下也极易引发一个无法控制的自由基链式反应。

20世纪30年代初期，Bockemuller首次在液相反应介质中通过对有机物直接氟化的方法，合成并鉴定了第一个脂肪族含氟化合物圈，并和热化学分析数据一起发表。为了控制氟化反应释放的巨大的反应焓，可用二氧化碳或氮气稀释氟气。将要氟化的有机底物溶解于冷的惰性溶剂中，如CC1₄或CF₂C1₂。L. A. Bigelow在美国建立了一条类似的生产线，主要用于研究芳烃与氟气的直接氟化反应。

一个替代方案是，将可汽化的有机物在铜筛催化下进行气相氟化。这一先驱性工作是由K.Fredenhagen和G. Cadenbach在20世纪30年代初开创，之后作为曼哈顿计划的一部分由N. Fukuhara和L. A. Bigelow继续进行(图2-1)。气相氟化法最终成为了制备(相对)多氟代脂肪族烷烃、苯或丙酮的方法。

上述气相氟化方法的现代改进版即LaMar (Lagow-Margrave)方法，则是采用具有不同的反应温度区域的镍制反应器，以镀银的铜屑作为催化剂(图式2-1)。在反应过程中，随着反应的进行，慢慢增加氟气的浓度。

圈2.1  Fukuhara和Bigelow使用的用于制备各种全氟有机化合物的氟化装置。美国化学会授权

图式2.1  各种不同烃类化合物用LaMar方法进行气相全氟化。顶部框图显示了烷烃直接自由基氟化的机理。

另一种控制氟化反应过程中产生的高反应焓的方法是将有机底物涂覆在氟化钠粉末上形成薄膜，用氮气或氦气稀释的氟气与之在摇床反应器中进行反应。逐步缓慢增加氟气浓度，该法也可以对一些稍复杂的有机化合物实施完全氟化(图式2.2)。

图式2.2  一些复杂敏感的有机化学物，可以将其吸附于固体氟化钠表面后进行氟化反应，得到干净的全氟化产物

第一次纯粹的并且得到充分鉴定的全氟烷烃(PFCs)是通过石墨与氟气反应制得的，反应主要生成四氟化碳。1937年，J. H. Simons和L. P. Block报道了一个改进的更安全可靠的方法：将氟气通过浸渍催化量氯化汞的石墨，就可以可控地、可重复地制备各种全氟烷烃的混合物，根据他们自己报道的描述，反应过程“稳定且没有爆炸危险”。

工业规模上最重要的合成全氟烷烃系列溶剂的方法是在实施曼哈顿计划期间逐步发展起来的(图2.2)。在所谓的三氟化钴氟化方法中(该方法随后被F2 Chemicals公司用于商业化生产，并称为Flutec方法)，将氟化过程分解为两步放热较少的反应，从而控制氟化反应中释放的大量生成热。第一步反应中，生成的CoF₂在350℃被氟气氧化为CoF₃；第二步，引入相应的有机物在适当温度下被CoF₃氟化。氟化反应后生成的CoF₃在下一反应循环中又再生为(即氧化)CoF₃。

图2.2  用CoFa氟化的装置示意图。美国化学会授权