羟基乙酸是一种应用非常广泛的化工产品和精细化学品中间体,在清洗、日用品、生物降解等医学领域都有着广泛且重要的用途。传统方法合成工艺流程长、规模小、严重腐蚀设备、增加设备投资、生产成本高、收率低、安全性低、污染环境等,因此在一定程度上限制了羟基乙酸的广泛使用。本文提出了利用乙二醇作原料,双氧水作氧化剂,使用新型催化剂合成羟基乙酸,并且对影响催化氧化效果的各工艺因素进行研究,确定了羟基乙酸的分析条件、合成工艺,并对羟基乙酸反应的过程进行了计算机模拟,研究了合成羟基乙酸的反应物与产物的结构,优化了几何构型和电子分布。在优化构型的基础上对反应热力学进行了模拟计算,并通过热力学计算得到了羟基乙酸合成反应的主副焓变、吉布斯自由能以及主副反应的平衡常数。首先,对实验用高效液相色谱检测羟基乙酸含量的方法进行了研究。结果表明,以C18色谱柱进行分离,流动相为体积分数0.3%H3PO4溶液,流速为0.8mL/min,紫外检测波长210nm,柱温30℃,进样量为10μL。羟基乙酸在0.05～4mg/mL时与峰面积呈很好的线性关系,相关系数为0.9998。该方法与目前液相色谱测定羟基乙酸方法相比,简便快捷,灵敏度好,再现性好的特点。另外,通过单因素变量法,考察了原料摩尔配比、催化剂用量、蒸馏水用量、反应温度、反应时间因素对乙二醇转化率和羟基乙酸收率的的影响。乙二醇氧化工艺优化实验表明,双氧水与乙二醇摩尔配比为3：1,催化剂用量在0.95%,反应温度为85℃,反应时间为2.5h时,乙二醇转化率达到95.0%,羟基乙酸收率可达到88.1%,选择率可达到93.0%。最后,应用高斯模拟软件,采用密度泛函理论中的B3LYP方法,研究了合成羟基乙酸的反应物与产物的结构,以及乙二醇部分催化氧化的主副反应的热力学计算。通过计算机的模拟,反应物与产物的几何构型得到了优化,并且得出了电子分布,优化的结果和实验结果相符合。通过热力学模拟,计算出羟基乙酸合成的主副反应的焓变、吉布斯自由能变以及反应平衡常数。计算的结果表明,主反应的焓变为-630KJ/mol,为放热反应。副反应的焓变为-580KJ/mol,也为放热反应。主反应的标准吉布斯自由能为-745KJ/mol,而副反应的吉布斯自由能为-558KJ/mol,该反应为不可逆反应。因为主副反应皆为放热反应,主反应在热力学方面无优势。所以,需要确定乙二醇催化氧化的最佳温度来提高羟基乙酸收率。此热力学计算为羟基乙酸的合成提供了理论指导。