催化化学中，金属催化随处可见。目前为止，大多数惰性键的催化活化都需要在过渡金属催化的条件下才能完成化学转化。那么，在保持良好催化效果的前提下，寻找其他高性能催化剂已成为必然趋势，所以发展一种能替代传统贵金属的高效廉价的催化体系是无数化学工作者正在攻克的难点。本文首先介绍了用单质硫代替过渡金属催化体系来活化杂环化合物中C(sp3)-H键的研究;又发展一种廉价的镍催化体系活化C-CN键的断裂的新途径，我们对反应的机理进行了详细深入的研究，尤其是对反应活性中间体进行分离并表征，揭示了该催化体系的关键科学问题。本论文主要包括以下两个研究工作:　　1:通过C(sp3)-H键的活化来实现C=S成键的研究　　发展了简单的由非金属体系硫单质代替以往由过渡金属催化体系促进甲基杂环化合物中C(sp3)-H键的活化来合成具有生物活性的硫酰胺类化合物的策略。该反应体系中单质硫不仅作为氧化剂同时作为自由基引发剂参与反应，而且作为反应物参与反应;这种转化方式可以合成一系列高产率的杂环化合物，而且可实现克级规模合成。机理研究表明甲基杂环化合物与由DMF释放出的二甲胺发生反应生成目标产物。随后一系列的控制实验，验证了C=S键中碳的来源于甲基杂环化合物。　　2:镍催化活化芳基氰化物中C-CN键断裂构建C-Si键与C-B键的研究　　我们首次验证了镍催化芳基氰化物中C-CN键断裂并与B2pin2或者Et3Si-Bpin反应是通过氧化加成机理来构建C-Si/C-B键的。在转化过程中，镍高效催化C-CN键断裂来合成芳基硅和芳基硼衍生物的关键是在该反应体系条件下合适的选择碱和不同的配体。实现了芳基Ni(Ⅱ)中间体的合成并确认了反应机理过程。该方法操作简单，原料易得，原子利用率高，反应条件温和，合成路线简单经济。