1.生理性质

有机氟化物在与生命体作用时又有其特殊的行为，许多脂肪族的全氟烷烃(PFC) ,氯氟烃(CFCs)以及相关化合物被生命体所忽略，原因是它们的化学活性低，基本上类似于惰性气体，在体内不被代谢。它们通常易挥发，既不溶于肌体内的水相中(如血液)也不溶于脂肪(如神经系统)内。在体内，它们甚至不能被识别为“外来者”，仅仅是通过肺的呼吸而排出体外。这种惰性的特性导致它们在医学上具有特殊用途的可能性。

但另一方面，有少量含氟化合物却是剧毒的。众所周知的就是一氟醋酸(大鼠的LD₅₀为4.7mg ·kg^-1；人类的LD₁₀₀为5mg·kg^-1，分别为试验后50％或100％的试验个体死亡时的剂量)和全氟异丁烯(LC₅₀<lmg·kg^-1—在此浓度下被试验个体暴露4h后50％致死的剂量)。

氟乙酸已被确定为产于南非的一种叫做“毒叶木”植物(Dichapetalum cyrnosum)中的毒性成分。它的致毒作用机理主要是拟制了肌体内的柠檬酸循环，而该循环是所有动物代谢能的主要来源。在这一循环中，一氟醋酸酯能够替代醋酸酯作为顺乌头酸酶的底物，它是一个复合酶，催化由醋酸酯对a-氧杂戊二酸加成形成柠檬酸盐的反应。这样生成的氟代柠檬酸盐和酶紧密结合在一起，不能被进一步转化成顺乌头酸盐和异柠檬酸盐，这样就拟制了顺乌头酸酶的活性。

需要注意的是某些含氟化合物，如果被摄入体内，亦可降解成有毒的代谢产物。这一现象发生在旷氟代脂肪酸、醛、醇、胺及其相关化合物中，因为脂肪酸的氧化代谢是通过C₂-单元断裂分步进行的，因此一个具有偶数碳原子的。一单氟脂肪酸最终将降解成有毒的氟乙酸或酯[例如F(CH₂)₁₅CO₂H对于小鼠的LD₅₀是7mg·kg^-1]。而奇数。一氟代脂肪酸最终代谢为毒性较小的氟丙酸或酯。这一现象被称为。一氟代脂肪酸的“交替”毒性(图式1.4)。

全氟异丁烯是迄今为止发现的最毒的含氟化合物。其LC₅₀小于1mg·kg^-1。该化合物的靶标器官是肝脏和肺。即使在吸入该气体1.2天以后仍能导致致命的浮肿。通常认为全氟异丁烯可与谷胱甘肽的巯基(Gly-Cys-γ-Glu)发生加成，而谷胱甘肽是一个三肽，它是普遍存在干细胞内的抗氧化剂，同时也被肝脏用来清除有毒物质，而其自身的代谢产物是含硫的配合物，通过肾脏排泄(图式1.5)。全氟异丁烯的毒性机理与其亲电性相关，它会引起细胞内抗氧化亲核物种的损耗。用N-乙酰半胱氨酸预处理能够为防止其致命毒性提供一定程度的保护。剧毒的全氟异丁烯与其他一些毒性较小的全氟烷烃与我们日常生活还有一定的关系，因为在聚四氟乙烯(PTFE)在高温裂解时(“polymer fume fever”)会生成该化合物，而PTFE是我们家庭广泛应用的不粘锅的表面涂层原料。

图式1.4 ω-氟代羧酸的“交替”毒性可通过脂肪酸C₂-单元的氧化代谢来说明。偶数碳原子的羧酸最后代谢产物是高毒性的氟乙酸酯。而奇数碳原子的ω-氟代脂肪酸则最终变成较小毒性的氟丙酸或酯

图式1.5有毒的谷胱甘肽·全氟异丁烯加成物的形成

最近，一些曾被广泛应用的含氟表面活性剂成为了环保焦点。像全氟辛基磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)等类型的含氟化合物，由于其极高的稳定性，所以在环境中会长期存在。在地球最偏远的地区也发现了该类化合物，其污染源还有待进一步确定。已有一些证据表明这些已被广泛应用的表面活性剂具有负面的生理作用。特别是PFOA已受到了格外关注，它是一个潜在的老鼠发育毒素，可能还是一种人体免疫遏制剂。因此氟化工领域，一些主要产品的生产过程中，已经使用其他一些更易降解的化合物来代替这些表面活性剂。

2.含氟化合物的分析：¹⁹F NMR

¹⁹₉F是自然界唯一存在的氟同位素，它的核自旋数是1/2，其NMR的灵敏度为1H的80％，这就使得¹⁹F NMR波谱技术成为分析和阐明含氟化合物结构的很好方法(图1.11)。根据其不同的化学环境，有机氟化物和无机氟化物的¹⁹F共振化学位移可分别达400和700。一般情况下用CFC1₃作为¹⁹F NMR的参照标准。

图1.11不同的含氟化合物和含氟基团的¹⁹F NMR化学位移