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（1）伪拟效应和阻断效应
氟原子的范德华半径与氢原子和氧原子的最为接近，这样使得分子中的氢原子被氟原子所取代后，体积比不会有大的变化。因此含氟有机化合物往往不会被生物体中的酶受体所识别，有机氟化合物能毫无困难地代替非氟母体进入生物体内参与到代谢过程中，即所谓的伪拟效应。通常情况下，分子中引入一个氟原子最容易产生伪拟效应。但要引起注意的是。三氟甲基是一个相当大的基团，其体积与异丙基相当[15]。因此，含二氟亚甲基和三氟甲基的化合物产生的伪拟效应相对较少。另外，由于氟原子很难以F+的形式离去，这样C—F键不易断裂，从而导致有机氟化合物氧化还原稳定性增强，使其在生物体内不易被代谢，阻碍其正常的代谢循环，这就是所谓的阻断效应。伪拟效应和阻断效应是含氟化合物产生生物活性的一个重要原因。
（2）氟的高电负性
氟原子是周期表中Ⅶ族里最小的原子，它在所有元素中具有最高的电负性。有机分子中引入氟原子或含氟集团后，整个分子的电子云分布将发生偏移，分子的偶极炬、酸碱性等都将受到影响，相邻集团的性质、分子构型也将发生变化，进而影响有机分子的物理性质、化学性质。
(3) 脂溶性
含氟集团是疏水性的。含氟化合物与碳氢化合物类似，在室温下水溶剂化时具有负的熵值，这是由于水分子倾向于在溶质分子中憎水性部位周围排列的缘故，同时C-F键使得碳骨架的硬度增加，从而降低整个分子的可极化度，通常可增强分子的亲脂性。一般认为，氟取代有机分子中的氟原子会使其亲脂性增加。
1.3 氟原子对化合物生物活性的影响
氟原子对化合物生物活性的影响归因于氟原子的特性，如它具有介于氢氧间的小体积很最高的电负性，氟原子的小体积通常使得生物靶标对轻度氟化分子具有与其母体药物产生相同的识别；氟原子电负性高，氟与碳形成非常牢固的C-F键，在目标化合物中引入氟原子阻断敏感位置从而改善其代谢稳定性。作为电负性的取代基，氟原子和含氟烷基对邻近官能团的酸碱性具有强烈的影响。例如，当羧酸和醇分子中含有三氟甲基基团时，它们的pKa值将减小好几个单位。由此，含氟醇的氢键形成能力与非氟代的相比增强了很多。由于相同的原因，邻近的碱性基团的碱性将被大大地降低，如一个β-CF3取代胺在生理pH值下不会被质子化，这些变化可对药物在机体中的转运和吸收产生重要的影响。
氟原子的引入导致有机及无机化合物具有独特的物理、化学性能及生理活性。在医药方面，含氟芳香族化合物为活性集团的 一类药物有着举足轻重的作用。当氟原子或含氟集团引入化合物中，其电效应和模拟效应改变了分子内部电子密度的分布，影响了化合物内部结构的酸碱性，进而改变了其活性，而且还能提高化合物的脂溶性。在药物设计中最重要的因素之一是氟的亲脂性，氟原子的引入对化合物亲脂性的影响复杂，因为它们取决于氟原子所处的位置。例如，对于芳香族化合物，引入CF3-，CF3O-和CF3S-基团通常能增加亲脂性，因此引入氟原子后的分子将使其更容易溶于脂肪。这使得它更容易透过细胞膜，也意着氟代后的分子具有较高的生物利用度。相反，在脂肪族化合物中，对亲脂性的影响并不十分明显。在药物分子中最普遍的含氟基团之一是三氟甲基，因为它含有三个氟原子，对邻近基团会产生很大影响，如增强邻近基团的酸性等。同时，三氟甲基也是已知的亲脂性最强的基团之一，因此它为药物分子在体内更易被输送至作用靶点提供了一个非常有用的手段。氟原子取代了化合物中的氢原子，其类酯化合物在生物膜上的溶解性得到了增强，促进其在生物体内吸收的传递速度，使生理作用发生变化。所以不少含氟化合物比不含化合物在医药、农药等药物性能上具有用量少、毒性低、药效高、代谢能力强的特点。