碳-碳（C C）和碳-氢（C H）键是有机分子中数目最多的两种键型，C C及C H键的活化/转化在有机化学及化工，特别是石油原料的利用中具有重要意义。但是，由于C C和C H键的高热力学和动力学稳定性以及有机分子中两种化学键种类众多，选择性地实现C C和C H键活化/转化成为有机化学研究领域极具挑战性的课题。近年来，通过C H键活化直接构建碳-碳/碳-杂原子键的研究得到了广泛关注，成为有机化学研究快速发展的前沿领域；然而，有关C C键断裂/转化的研究报道则相对较少。目前，C C和C H键活化/官能化研究大多依赖贵金属催化剂，因此，廉价金属催化是一个亟待发展的方向。铜盐和氧气组成的催化体系在有机反应中表现出很好的催化性能，铜盐作为催化剂具有廉价易得且对环境污染较小等优点，氧气是最为绿色的氧化剂且在有的反应中可以作为反应试剂，因此，发展铜/氧气催化体系催化的有机反应符合绿色化学的宗旨。本论文利用铜/氧气催化氧化体系，发展了多种惰性化学键（C C, C H）的断裂/转化反应，主要包含以下几个方面：1、利用廉价的铜盐催化剂、绿色的氧气作为氧化剂，发现了一种新颖的铜催化需氧型甲基酮脱甲基化反应，实现了甲基酮化合物的C(CO) C(α)键的化学选择性断裂，这一研究成果是脂肪性碳-碳键断裂方向的重要突破。2、近年来，过渡金属催化的碳-氢（C H）键活化的研究在有机合成的前沿领域备受关注，相关报道不断涌现，但是碳-氢（C H）硝化反应的报道极少。我们利用铜盐催化剂，氧气作为氧化剂，发展了一种螯合导向的碳-氢（C H）区域选择性硝化反应。