铜化合物具有催化多相、均相、蒸汽相、有机溶剂和水溶液中各种不同的反应。这些反应包括氧化-还原体系和CuⅠ-CuⅡ氧化还原循环。分子氧常用作氧化剂，例如铜催化氧化抗坏血酸和华盖法中将链烯转化为醛。
尽管反应机理通常不完全清楚，但研究简单体系似乎是合适的。例如，［Cu（MeCN）4］+的氧化可以包含以下几种类型的反应：
Cu+＋O2 → CuO2+
CuO2+＋H+ → Cu2+＋HO2
Cu+＋HO2 → Cu2+＋HO2-
H+＋HO2- → H2O2
许多铜化合物在有机化学的氧化、偶合、卤化等反应中发挥作用。例如，铜-胺络合物可以氧化酚，为酚一氧化酶提供了模型。
动、植物中都含有铜，许多铜蛋白（包括各种含铜的酶）已经被发现。例如：
1. 抗坏血酸氧化酶广泛分布在植物和微生物中，它催化氧化抗坏血酸成脱氢抗坏血酸，由O2作为电子接受体。
2. 细胞色素氧化酶是线粒体氧化途径的末端电子接受体，含有血红素和铜。
3. 酪氨酸酶在动、植物体内催化形成黑色颜料，是表明铜的功能很重要的第一种酶。
4. 低等动物如蜗牛、螃蟹含有铜蛋白作为氧载体与哺乳动物中血红蛋白作用类似。这种蛋白称为血青蛋白，每两个Cu原子结合一个O2分子。
已知铜蛋白主要是氧化酶或可逆的氧载体，尽管只有少许详细的化学和结构的报导，但也是有用的。
胺的铜络合物如组氨酸、乙二胺和2，2'－联吡啶等作为铜酶催化分解H2O2为O2和H2O行为的模型，都已经研究过，认为过氧基是中间物。
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