引言：氟特异性相互作用

《Chemical Reviews》：Introduction: Fluorine-Specific Interactions

氟化学作为多学科交叉领域，在医药、材料、环保等领域具有重要应用。新型氟化合物的开发如氟聚合物、含硫氟基团（SF5）及三氟甲基胺基化合物，在药物递送、生物医学材料及替代PFAS材料中展现出独特优势。固态氟化学材料的研究揭示了氟含量调控对电子和电化学性质的影响。当前挑战包括环境氟化物（如PFAS）的积累机制及生物系统中的作用，需加强基础与应用研究。

　　

特刊

作为《化学评论》（Chemical Reviews）“氟特异性相互作用”特刊的一部分而发表。

氟是一种具有极端性质的元素。它的反应性超越了所有其他元素，能够形成从高度不稳定性到极高化学稳定性的各种化合物。这些独特的性质不仅带来了迷人的化学现象，还为由此产生的新型化合物和材料赋予了特殊性能。这类物质在从大规模工业过程到氟化聚合物、现代电池电解质以及制药等多个领域都具有巨大应用潜力。因此，氟化学是一门跨学科的科学，结合了药学、物理学、地质学、生态学等多个学科的知识。

实际上，氟化合物在日常生活中随处可见，无论是牙膏、电池，还是具有优异热稳定性和化学稳定性的防水、防油和防污表面涂层中都能找到它们的身影。氟在许多不同的材料和产品中都有应用，例如人工心脏瓣膜——其超疏水性特性可以防止细菌附着或血栓形成。这些材料特性与氟特异性相互作用密切相关，这些相互作用以超越传统超疏水现象的独特方式发挥作用。

在这期特刊中，我们将重点探讨氟特异性相互作用及其应用。如上所述，氟化材料在人类健康领域的应用是一个非常重要的方向，氟特异性相互作用有助于改善医疗治疗。在这方面，Friesen等人的综述介绍了用于药物递送、植入物、传感器和伤口护理等医学领域的部分或完全氟化聚合物。另一个与人类健康密切相关的领域是现代药物的研发；近年来，含氟药物在市场上的占比已增加到约20%。这得益于氟能够改变药物物理化学和生物特性的独特能力。Shibata等人在综述中强调了在现代药物开发中创建含氟手性碳中心的不对称方法创新。另一种重要的生物活性分子合成策略是所谓的“后期氟化”，该方法能够更高效地将氟化基团引入天然物质中。Lectka等人提出了一系列后期氟化策略，主要关注包括天然产物、类似物和药物在内的复杂分子的单原子修饰。

由于上述化学现象都与氟碳键有关，基于硫的氟化基团的新进展也日益受到关注。五氟磺酰化（pentafluorosulfanylation）在现代合成化学中尤为重要。由于五氟磺酰基具有独特的电子和亲脂性质（该基团也被视为潜在的PFAS替代品），它被视为CF₃和t-Bu基团的生物等价物，因此在制药、农化和材料科学领域引起了广泛兴趣。Tlili等人总结了五氟磺酰化领域的最新进展，该技术为高效将SF₅基团引入多种分子结构提供了创新方法。与此相关的现代氟化取代基还包括所谓的“后期氟化”，Riedel等人对TFlate、硒酸盐和磺酸盐OXF₅基团进行了全面介绍。这些基团相比其他含氟物种表现出优异的性质，有望用于开发具有超路易斯酸度、弱配位性或强氧化性的独特分子。与这些氟化杂原子取代基类似，近年来三氟甲基杂原子取代基（如双(三氟甲基)氨基（CF₃)₂N）也受到了越来越多的关注。Finze等人总结了这一基团的化学性质，重点介绍了含(CF₃)₂N化合物的合成方法、前体及其后续反应，并阐述了其物理化学性质及在不同领域的应用潜力。除了上述氟化分子和聚合物外，氟特异性相互作用在固态化学中同样至关重要，氟在基于3d过渡金属的现代材料中起着关键作用。Demourgues等人综述了这类新兴材料的合成方法，并详细讨论了通过系统调整氟含量来获得具有独特电子和电化学性质的多种结构。

所有这些例子都强调了理解氟特异性相互作用对于开发具有重大应用价值的现代分子和材料的重要性。或许更为重要的是，我们通过这些知识来应对当前面临的环境问题。环境中PFAS物质的不断积累影响着众多领域，我们迫切需要深入理解氟化物质在环境及生物系统（如人类、动物和植物）中的行为、反应和积累机制。

因此，氟化学面临诸多挑战，需要更多的应用研究和基础研究来揭示这些重要方面。我们希望这期特刊能够激发新的研究方向，推动该领域的发展。