甘油作为生物柴油生产过程的副产物，随着生物柴油产业的大力发展已经出现过剩的情况。将廉价的甘油衍生为具有商业价值产品的研究正蓬勃发展，其中，氧化甘油的仲羟基以合成1,3-二羟基丙酮（DHA）是一个国际性的科研热点。直接氧化甘油的仲羟基得到1,3-二羟基丙酮比较困难，因为甘油具有三个羟基，易产生过度氧化导致选择性不高。目前国内外工业生产1,3-二羟基丙酮的主要方法是通过氧化葡萄糖杆菌发酵制得，该反应过程条件苛刻，反应时间较长，分离提纯难度大，产率很低；利用催化剂氧化甘油制1,3-二羟基丙酮的报道包括Au/C 或Au-Pd/C等催化剂，这类催化剂通常是比较昂贵的过渡金属，在反应过程中会产生副产物所以选择性不高，反复利用时也会产生金属流失。在目前研究的基础上，本论文设计了一条保护基团的间接合成路线，包含伯羟基缩醛保护、仲羟基氧化、水解还原端羟基三步，达到了高的转化率和选择性。1、甘油与苯甲醛的缩醛反应。缩醛反应传统的催化剂是质子酸，如HCl 和H2SO4，但是产生的大量废物对环境污染严重，并有腐蚀设备，发生副反应等缺点，因此固体酸用于液相催化反应也得到了发展，但固体催化剂容易结焦失活。本文制备了对甲苯磺酸铜，替代腐蚀性强、副反应多的质子酸作为催化剂，用于催化甘油和苯甲醛缩合反应，取得了较好的结果，且催化剂可重复使用。利用响应面分析法对工艺条件进行了优化，得出最佳工艺条件为：n(甘油)/n(苯甲醛)=1.3，V(石油醚)/V(苯甲醛)=1.3，催化剂用量为苯甲醛物质的量的0.9%，缩醛收率为96.0%。但该缩醛是两种物质的同分异构体混合物，对其分离具有一定的难度，本论文利用五元环和六元环之间的质子酸催化转化机理，首先使五元环向六元环转化，之后以甲苯为溶剂，在-20℃的条件下，通过结晶法高收率地分离出了顺式六元环缩醛2-苯基-1,3-二氧六环-5-醇中间产物。2、2-苯基-1,3-二氧六环-5-醇的氧化。第二步是氧化羟基，即将2-苯基-1,3-二氧六环-5-醇的羟基进行氧化生成2-苯基-1,3-二氧六环-5-酮。考虑到缩醛对酸很敏感，因此必须谨慎地选择氧化体系，通过对常用的锰化合物氧化剂、铬化合物氧化剂、过氧化物氧化剂、含卤氧化剂的筛选。最后发现2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物（TEMPO）在NaClO作为助催化剂时能很好的氧化缩醛。该反应条件温和，呈碱性，且PH可调节，当TEMPO、NaBr、NaClO的组成为0.02eq:0.1eq:1.5eq（相对于原料的摩尔比例）的时候，经过30min的氧化反应，转化率为98.16%。3、2-苯基-1,3-二氧六环-5-酮水解生成1,3-二羟基丙酮。水解过程比较简单，目标产物立刻溶于水相进一步促进了水解的进行。难点在于对产物的分离。如果用盐酸作为水解催化剂，反应后水相中除产物外还有盐酸和少量苯甲醛，苯甲醛可用正己烷萃取，水可通过蒸馏除去，但温度过高盐酸浓缩，酸度加大会产生碳化，温度过低除水过程又非常缓慢。采用固体酸——Amberlyst-15作为催化剂，比盐酸具有明显的优势，不仅催化性能良好，高温下也能避免副反应的发生，而且过滤就能直接回收利用。通过优化，Amberlyst-15用量为0.5g、反应时间1.5h，水解后得率为67.5%。本文设计了一条由甘油间接合成1,3-二羟基丙酮的高收率工艺路线，并对该过程进行了系统研究，比起生物发酵法具有更高的产率，且反应条件温和，操作简单，成本更低。更重要的是，原料甘油来源于动植物油脂，使工艺具有很强的工业和社会价值。