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氟元素的發現絕對稱得上是化學史上最「悲壯」的元素髮現過程。整個氟元素的發現過程前後長達六七十年，許多化學家為此付出了身體健康情況惡化的慘重代價，包括最終成功利用電解法製得單質氟的亨利•莫瓦桑（Henri Moissan），1907年去世時年僅54歲。不過，莫瓦桑在去世前一年因與氟有關的貢獻獲得了諾貝爾化學獎，總算是沒有留下又一個遺憾。當然，在人類掌握了這個元素的性質後，氟元素也為我們的生活帶來了不少福利。比如，日用化工領域的含氟牙膏，耐酸、耐鹼、耐有機溶劑的聚四氟乙烯材料，醫學影像中的正電子發射斷層掃描（PET-CT）用到的含有18F的PET探針，各種功效的含氟藥物（如下圖所示）也在我們的生活中默默發揮著神奇的作用。
常見的含有氟元素的藥物。圖片來源：Org. Process Res. Dev.
因此，有機氟化物和氟化反應對有機化學和藥物化學工作者都具有重要的意義。今天本君要跟大家分享的是前不久美國輝瑞（Pfizer）製藥公司的科學家Stéphane Caron在有機化學知名期刊Org. Process Res. Dev.發表的綜述文章「Where Does the Fluorine Come From? A Review on the Challenges Associated with the Synthesis of Organofluorine Compounds」。
咱們直接上乾貨，作者先是總結了常見的有機官能團的各種氟化方法。下面這個表格，清晰明了，一目了然。
圖片來源：Org. Process Res. Dev.
從氟化機理上分類又可分為：親核氟化、親電氟化和自由基氟化。其中，親核氟化是使用最為廣泛的氟化反應。常見的氟化試劑包括各種無機氟化鹽比如氟化鉀、氟化銫、氟化銀，各種氫氟酸試劑，四丁基氟化銨，Ishikawa試劑等，詳見下表。
圖片來源：Org. Process Res. Dev.
這些氟化試劑在具體反應中的應用如下圖所示。這些方法各有千秋，也有相對局限。比如，無機氟化物大多需要較高的反應溫度；鹵素交換反應大多在缺電子底物上發生反應；DASF對熱不穩定且具有潛在的爆炸風險等等。
圖片來源：Org. Process Res. Dev.
相比親核氟化過程，親電氟化和自由基氟化就沒有那麼常用。目前用的比較多的親電氟化試劑主要有NFSI、XeF2、Selectfluor和N-氟代吡啶鹽類，NFAS在親電氟化和自由基氟化中均可使用。這些試劑的結構如下表所示。
圖片來源：Org. Process Res. Dev.
這其中許多氟化試劑的製備都需要氟氣提供氟源。氟氣又是毒性極強、腐蝕性極強的氣體（回想一下本文開頭那些科學家的遭遇……），這在很大程度限制了這類試劑的應用。其製備和使用實例見下圖。
圖片來源：Org. Process Res. Dev.
最後再給新人們安利兩本氟化學相關的書。一本是中科院上海有機所卿鳳翎等老師編著的《有機氟化學》，該書2007年出版，可以算得上是非常好的氟化學入門教材了，本君當年也是仔細拜讀過的。
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另一本是《Modern Fluroorganic Chemistry—Synthesis, Reactivity, Applications》的中文譯本，由中科院上海有機所的吳永明等老師翻譯校對。當然，如果朋友們對自己的英文閱讀能力有信息，看原版也是很好的選擇。
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氟化學因其極大的應用前景在化學中占有一席之地，國內外有很多優秀的課題組都曾做出了許多突出的工作。歡迎各位讀者朋友留言，把你知道的優秀課題組、優秀書籍分享出來，讓更多的小夥伴在馴「氟」的過程中少走彎路，多出成果，讓更多高效環保的氟化方法被開發出來。
Where Does the Fluorine Come From? A Review on the Challenges Associated with the Synthesis of Organofluorine Compounds
Stéphane Caron*
Org. Process Res. Dev., 2020, 24, 470-480, DOI: 10.1021/acs.oprd.0c00030
（本文由樂只君子供稿）