在化学工业中，合成含氟精细化学品的最重要途径可能就是各种亲核氟化反应。在脂肪族化合物的亲核取代反应中(S_N)，作为离去基团氟离子是卤素系列中最惰性的(离去能力顺序为I>Br>CI>F)，这是由于C－F键有很高的键能，而产生的氟离子的电荷密度最高所致。作为亲核试剂，氟离子的行为在很大程度上取决于反应环境。在质子性溶剂中它是一个特别弱的亲核物种；而在极性非质子溶剂中特别当它带有一个大的亲脂性正离子时，它却是一个很强的亲核试剂。

1.Finkelstein交换

Finkelstein合成氟代烷烃的关键之处是：①在脂肪族亲核取代中氟离子是一个很差的离去基团；②含氟脂肪族化合物具有较高的挥发性。反应时将烷基碘、烷基溴或对甲苯磺酸酯在极性溶剂中与碱金属氟化物共同加热，生成的易挥发的氟代烷烃不断地从反应体系中蒸馏出来(图式2.11)。在处理伯烷基氟代物时要牢记此类含偶数碳原子的氟代烷烃是有毒的，因为它们可被氧化代谢为剧毒的氟代乙酸或乙酸酯。

图式2.11  对甲苯磺酸酯与氟离子的Finkelstein交换反应。挥发性的氟代烷烃产物不断地从反应体系中蒸馏出来

由于氟化物的晶格能是随着碱金属阳离子半径的减小而逐渐增大(CsF 177.7kcal·mol^-l，RbF186.4kcal·mol^-l，KF 194.0kcal·mol^-1，NaF 218.4kcal·mol^-1, LiF 247.0kcal·mol^-1)，所以碱金属氟化物的亲核反应活性顺序为CsF>RbF>KF>NaF>LiF。为避免这一问题，反应时经常选用冠醚或具有大的亲脂性阳离子的相转移催化剂(如Bu₄N⁺F^-)，以使亲核氟化反应更为有效。

2.“裸露的”氟离子

一般而言，碱金属氟化物溶于极性质子溶剂中所形成的氟阴离子并非是活泼的亲核物种。鉴于在元素周期表中处于独特位置，氟原子的阴离子半径最小，电荷密度最大。因此它是极强的氢键受体。再加上它的低可极化性，导致其在质子溶剂中的亲核性相对较弱。反之，在极性非质子溶剂中，由于没有氢键供体，也没有和阳离子之间的紧密作用，氟负离子的亲核性和碱性都相当强。

譬如，合适的氟化反应体系是带有大的有机阳离子的氟化物(即所谓“裸露的”氟离子)及极性的非质子溶剂如乙腈或1,2-二甲氧基乙烷。“裸露的”氟离子的碱性很强，它可使与其配对的许多通常在固态时相当稳定的有机阳离子，如四丁基铵基阳离子，发生去质子的分解反应。对许多带有机阳离子的氟化物的晶体结构分析表明，氟离子可与阳离子如二甲氨基紧密结合，类似于氢键。这种相互作用使得这类氟化物即使在非质子溶剂(如丙酮)中其亲核性也大为降低。由于这个原因，要继续讨论一下是否真正存在所谓的“裸露的”氟离子。

与裸露的氟离子问题相对应的另一面是关于阳离子的：是否可找到真正的没有配位的锂离子，它们没有被溶剂或阴离子作用而降低活性，并因而限制其路易斯酸性。

从制备角度来看，有时难以做到从氟化物中完全除去微量的以氢键结合的水或醇，而同时又不破坏与其配对的有机阳离子。在这种情况下，氟化物可以在其合成的最后一步通过相应四氟硼酸盐的热分解反应来产生(例如制备Me₄N⁺F^-)。另一方法是利用动力学上不很稳定的二氟三甲基硅化物[如二氟三甲基硅三-(二甲氨基)锍盐(TASF)]或二氟三苯基锡化物作为“半裸露”氟阴离子的来源。还有一个非常有效的增加裸露氟离子亲核性的方法是将电荷分散到大体积的有机阳离子上，例如：四-(二烷基氨基)膦鎓或膦腈离子(图式2.12)。

图式2.12 “裸露”氟离子的来源以及它们的合成例子[TASF：二氟三甲基硅三-(二甲氨基)锍盐]

裸露的氟离子也能通过更易得的无水化合物之间的化学反应来现场制备：六氟苯与四丁基氰化铵反应，通过氰负离子对六氟苯的芳香亲核取代产生氟离子，其中无水氰化物的制备要容易得多。溶液中的氟负离子可以分离出来或直接使用(图式2. 13)。

图式2.13  由氰负离子和六氟苯反应现场生成“真正无水”的四丁基氟化铵

亲脂性的四(二甲氨基)氟化磷的一个重要的工业应用是作为相转移催化剂，用于卤素交换反应中工业化合成含氟芳环化合物。

与碱金属氟化物相比，中等活泼的四丁基氟化铵(TBAF)在THF中也是一个相当有效的亲核试剂，它可对环氧化物发生亲核开环反应(图式2.14)。

图式2.14  四丁基氟化铵(TBAF)对脱水六氢吡喃衍生物的环氧亲核开环反应。

由于氟离子的碱性很强，在它的SN₂亲核反应中的主要副反应是消除反应。另一方面，它的这一性质也可应用于合成中，例如在乙腈中用催化量的18-冠-6和氟化钾就可将磷盐去质子化制备相应的膦叶立德。