1.路易斯酸促进的氟化反应

有两种基本方法可增强氟离子的亲核性。第一个方法是尽可能阻止任何去活化的氢键及其他配位作用，通过选择适当的亲脂性的配对正离子和反应介质使氟离子裸露。另一方法就是增强离去基团的离核性，离去基团一般是卤素，可用Brφnsted酸或路易斯酸催化活化其离核性。它们的应用可大大增加亲核反应的速率，反应的热力学趋向显然又是由较强的C－F键所决定的。

这一领域的先驱性工作是由F. Swarts从1892年开始的。在路易斯酸如SbF₃、SbF₅、AgF、HgF₂和AIF₃存在下，各种不同的卤代烷与HF反应可生成全部氟化和部分氟化烷烃的混合物，它们的比例取决于反应的条件(图式2.15)。化学当量的路易斯酸催化剂本身当然也可以作为氟离子的来源。

图式2.15  路易斯酸促进的氯代烷烃的卤素交换反应制备(氢)氯氟烷烃(CFCs和HCFCs)

芳香化合物苄基位的催化卤素交换反应是非常容易进行的，可以用来制备许多工业上有重要应用的含氟溶剂和含氟中间体(图式2.16)。

图式2.16  氯甲苯的催化亲核氟化反应及一些衍生物的合成

多年来由Swarts发展起来的氟化方法一直成为许多重要的有机氟化学工业的基础，包括氟氯烷烃制冷剂(氟里昂Freon，德语为Frigen)和灭火剂(哈龙)，它们的工业化规模生产是从20世纪30年代开始的。氟里昂中最重要的包括CFC-11(CFC1₃)、CFC-12(CF₂C₂)、CFC-113(CF₂CICFC1₂)和CFC-114(CF₂CICF₂Cl)等。后来，氢氯氟烷(HCFCs)如CFC-22 (CHF₂C)也进入了市场。所有这些含氟化合物通常是用无水HF作为氟源在催化量的SbCl₅存在下和低于200℃的温度反应合成的。

Swarts氟化方法在碳水化合物化学中的一个新的应用是由相应的溴代物出发合成糖基氟化物(图式2.17)。

图式2.17  路易斯酸促进的由相应溴代物出发的亲核取代反应合成糖基氟化物。三氟甲基溴化锌的二乙腈络合物同时作为氟离子源和亲电催化剂

在现代碳水化合物化学和糖化学中糖基氟化物是用途最广泛的合成砌块之一。在糖基化反应中它们作为糖基供体。氟离子很容易被硬路易斯酸(促进剂)所攫取。糖基受体随后加成至所生成的共振稳定的碳正离子中间体上。许多路易斯酸都可用于催化促进此反应，最常用的有BF₃·Et₂O, SnC1₂-AgOTf和Me₃SiOTf，和最近开始应用的Cp₂HfC1₂-AgOTf体系(图式2.18)。

图式2.18  由糖基氟化物进行糖基化的一般反应机理

2.“一般氟效应”

升高反应温度，路易斯酸催化剂也可引起一定程度的分子间或分子内的卤原子迁移反应。不仅HF可以作为氟离子的来源，其他一些含氟脂肪族化合物如氟甲基醚也能作为氟离子源(图式2.19)。

图式2.19  使用七氟醚作为氟离子源合成吸入性麻醉剂

在由路易斯酸引发的氟转移或卤素攫取反应中，产物分布平衡有一个很明显的趋势：即一旦发生氟迁移，它们总是趋向于“集聚”到同一个碳原子上。最优先的产物是三氟甲基衍生物，其次是偕二氟甲基衍生物。这一热力学的产物控制通常被称为“一般”氟效应(图式2. 20)。

图式2.20  路易斯酸诱导的卤素攫取反应中的“一般”氟效应。例如，在第一个例子中，形成CF₃CC1₃具有约5. 6kcal·mol^-1的能量优势(B3LYP/6-31G*//B3LYP/6-31G*理论水平计算)

氟原子集聚在同一个sp³碳原子上具有能量优势的原因是可能生成了一个离子性的共振结构从而带来的“自稳定作用”。