有机氟化合物特别是全氟化合物具有一些不一般甚至是非常特殊的物理化学性质,它们被用于从药物化学到材料科学等多个科学领域中.物理性质方面,有机氟化物的性质主要是由两个因素所控制的：一是氟的高电负性和较小的原子半径,氟原子的2s和2p轨道与碳的相应轨道尤其匹配；二是由此产生的氟原子的特别低的可极化性. 碳-氟键是有机化学中已知的最强的化学键,它不仅较短,而且是高度极化的,其偶极矩在1.4D左右.不过全氟碳烷分子中由于所有局部偶极矩相互抵消,却是属于十分非极性的溶剂,很多情况下比相应的碳烷的介电常数还低；对比之下,部分氟化的碳烷分子的偶极矩则较高.
氟原子仅比氢原子稍大（范德华半径比氢原子大23%）,而且具有很低的可极化性,因此全氟碳烷的分子结构和分子动力学也受到影响.直链碳烷是线性锯齿形构型,全氟碳烷则为了避免1-和3-位上氟原子间的电子和立体排斥,而采取螺旋形结构. 全氟烷烃的沸点要比相同分子量的烷烃低很多,而且由于全氟烷烃的低可极化性,造成它与其他烃类溶剂的混溶性很差,从而产生所谓液相的第三相,即相对于水相和有机相的氟相.
应用
有机氟化物在医药工业中有非常重要的应用.目前上市的新药中,每年大约有15-20%都是有机氟化合物.在含氟的药物分子中,通常氟的含量都比较低,每个引入的氟原子或含氟基团都有其特定的目的.
总体上看,氟原子对药物分子的影响主要有：
1.氟的引入不使分子发生明显的立体构型变化,但使分子的电子性质产生很大的改变.这是由于氟原子虽然与氢原子大小相似,但却具有很大的电负性.
2.在芳环氟代、π体系的邻位氟代和全氟烷基链等情况下,氟的引入对于分子的亲脂性是有利的.
3.高电负性的氟原子可作为氢键受体或氢键供体的活化者,或者借由立体电子效应,稳定分子的一些构象.芳环上的氟代增强了芳环其他氢原子的酸性,使其更容易成为氢桥的供体；同时,富电子的芳环π体系也可以作为氢桥的受体.
4.通过向底物引入氟原子,可以选择性地阻断一些不希望发生的代谢途径,让药物前体只转化为希望的生物活性物质,增加药物的生物利用度,稳定代谢和调整反应中心.
5.含氟基团可用于生物等排体模拟一些不稳定或代谢后会产生有毒产物的官能团.
6.含氟药物可以是基于机理的自杀性抑制剂,基于氢原子与氟原子在体积上的相似性和在反应性上的根本差别而发挥作用.5-氟尿嘧啶是此类抑制剂中最著名的一个例子.
用放射性氟原子进行标记的代谢物,如氟代脱氧葡萄糖,由于与它的同属物有相同的转化途径,常在医疗成像中用于获得代谢过程的具体信息.此外含氟化合物在医药化学中还有一类完全不同的应用类型,这些应用包括人造血、吸入式麻醉剂和呼吸液.在这些应用中不希望化合物参与任何生物化学转化,而有机氟化合物尤其是全氟化合物的高度惰性,正好满足了这个需要.