烷烃是石油、天然气等化石资源的重要组成体，是量大价廉的基础化工原料。近来随着页岩气的大规模发掘和开采，烷烃产量大幅增长。目前烷烃的主要用途是作为燃料，通过燃烧与氧气反应产生能量并释放二氧化碳。烷烃在合成化学中的应用价值有限，其原因是烷烃作为相对惰性的有机分子，由高键能、非极性sp3碳碳键和碳氢键组成，转化的活化能比较高;另外，烷烃中碳氢键、碳碳键所处的化学环境非常类似，导致其选择性转化困难。发展催化体系将简单易得的烷烃直接转化为高价值化学品并实现高的选择性控制具有重要的科学意义和应用价值，烷烃转化的科学问题是碳氢键和碳碳键的选择性断裂与重组。本论文主要基于烷烃脱氢反应，实现烷烃的选择性官能团化和聚乙烯降解，其中聚乙烯降解是基于烷烃脱氢反应和烯烃复分解反应的碳碳键断裂与重组过程。最后，我们发展了铑络合物催化的活化的碳碳σ键的选择性断裂反应。　　一、新型NCP铱络合物的合成及其在烷烃氢转移脱氢反应中的应用。我们设计合成了新型吡啶芳基膦(NCP)铱络合物，该类络合物在催化环烷烃和直链烷烃氢转移脱氢反应中表现出一定的催化活性。在考察NCP铱络合物催化直链烷烃的氢转移脱氢反应时，我们发现该类络合物具有较高的烯烃异构化反应活性，并对其进行了详细探究。我们在吡啶环6位增加一个膦边臂，合成了PNCP四齿铱络合物，该络合物由于较大的空间位阻，导致其催化烷烃脱氢反应活性差于NCP铱络合物。　　二、烷烃脱氢-烯烃异构硅氢化反应研究。我们利用PSCOP(C6H3-2-(SP(iPr)2)-6-(OP(iPr)2))铱络合物作为烷烃脱氢催化剂、吡啶二亚胺铁络合物作为串联烯烃异构和端烯烃硅氢化催化剂，一锅两步法实现了烷烃到直链烷基硅化合物的选择性转化。采用类似的策略，烷烃末端高区域选择性硼化可以生成烷基硼酸酯化合物。　　三、聚乙烯降解反应研究。聚乙烯可以看作是大分子量的烷烃，有着烷烃的某些反应性质。我们采取聚乙烯与大量低碳烷烃交叉烷烃复分解的策略，实现了不同类型聚乙烯(HDPE，LLDPE，LDPE)到燃油或聚乙烯蜡的转化。我们可以通过对催化剂或者反应时间的调控，使聚乙烯降解产物选择性生成燃油或聚乙烯蜡。　　四、NCP铑络合物催化的碳碳σ键断裂反应研究。我们合成了吡啶芳基膦(NCP)铑络合物，将其应用到环丁酮碳碳σ键断裂反应，实现了环丁酮与酚或醇生成酯的反应。我们对该反应进行了同位素研究、动力学研究和可能反应中间体的分离表征，提出该反应是经过碳碳键氧化加成的铑杂五元环中间体进行的。