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全氟辛烷磺酸(PFOS)是一类新型的持久性有机污染物。其生态毒理学效应和对人体的暴露风险值得关注和深入研究。人体可以通过直接和间接方式暴露PFOS，而PFOS前体的代谢是间接暴露的主要途径。研究PFOS前体的代谢对于评估PFOS的总体暴露来源和风险具有重要的意义。细胞色素P450酶是广泛存在于生物组织中，催化外源性物质代谢的血红素酶系。微粒体培养和人体P450酶代谢实验表明，PFOS前体的体内代谢主要由P450酶催化完成，生成全氟辛烷磺酸胺PFOSA中间体，且代谢反应具有异构体差异性，然而该过程的机理并不明晰。由于检测方法的限制，实验无法捕捉代谢的中间产物进而预测其潜在的毒性效应。因此，本研究基于密度泛函理论(DFT)计算了P450酶活性中心Cpd(I)模型催化PFOS前体化合物的代谢反应，主要内容如下: 1.本论文计算了一种典型PFOS前体N-乙基全氟辛烷磺酸胺N-EtPFOSA的P450代谢机理。结果发现，N-EtPFOSA在P450酶催化下通过N脱烷基反应生成PFOSA。该反应包含氢原子转移(HAT)和醇胺的降解两步。HAT反应在Cpd(I)高自旋的四重态上进行，首先磺胺Cα上的H被摘取，生成烷烃自由基，之后经无垒的氧反弹过程产生醇胺中间体。接下来醇胺在酶环境下经过水分子催化的质子转移生成PFOSA和乙醛。计算表明N-EtPFOSA脱烷基反应在生理环境下容易发生(△E＜20 kcal/mol)，且HAT反应是整个过程的速率控制步骤。计算同时发现支链N-EtPFOSA的脱烷基反应较直链容易进行，这与前人报道的P450酶实验的结果一致。 2.本论文同时研究了P450催化全氟辛烷磺酸胺PFOSA羟基化的机理。结果发现，PFOSA的羟基化是经N-氧化反应实现的，且反应发生在Cpd I低自旋的二重态上。N-氧化反应的能垒高于N-EtPFOSA脱烷基反应，表明PFOSA羟基化的过程难以进行，是整个前体代谢的控速步骤，导致实验中PFOSA中间产物的累积。本研究计算得到的反应中间产物PFOSA与动物和P450酶实验一致。脱烷基过程生成的乙醛对人体健康产生一定的风险。 研究表明，采用理论计算的方法能够快速有效地揭示PFOS前体化合物的P450酶促代谢途径，从而评估PFOS对生物体的总体暴露来源和风险。