铜基化合物的可见光催化研究进展

余传明，曾圣威，江金娥，林雯毓，邓翠儿，李泳

（广东海洋大学化学与环境学院，广东湛江524088）

近年来，可见光催化技术迅速兴起，已发展为一种新的有机合成模式[1-3]。该技术的原理虽复杂，但操作简单易行，通过光催化技术可以活化小分子化合物、构筑非常规化学键、甚至用于开发全新的化学反应。传统的化学反应一般通过加热驱动，化学键的重构主要是通过电子对（即双电子）的转移来实现[4-5]。而在光催化反应中，化学键的构筑则主要通过单电子转移（SET）来实现。常见光催化剂主要有过渡金属的有机配合物[如铑(Ⅱ)或铱(Ⅲ)的聚吡啶配合物]和不含金属的有机大分子增敏剂（如卟啉、酞箐等）。它们均具有良好的光学特性，如长的激发态寿命、强可见光吸收和较高的激发态氧化还原电位[3]。然而，贵金属基配合物价格昂贵且环境不友好，常规的铑基或铱基配合物的氧化态过高且金属与配体的取向单一，有机增敏剂则光稳定性较差，这些缺陷与不足制约了它们在有机合成中的广泛应用。近期，有研究者利用预官能化的底物在铑基或铱基光催化剂的作用下，成功实现了底物的立体选择性转化[6]，这一成果为光催化的发展提供了新的方向。

到目前为止，研究者们始终都在致力于寻求一种具有高光学活性的催化剂。研究表明，第四周期的过渡金属有望满足这一要求[7]。如，将镍(Ⅱ)盐或其配合物与传统铑基或铱基光催化剂复合使用，可对碳或氮进行芳化、烯化或烷基化[8]。近期研究显示，第四周期的铜在光催化领域同样具有巨大的应用潜力：铜盐或铜配合物具有多种氧化还原特性，既可与有机质直接反应[9]，也可通过单电子转移引发其他反应，甚至还可以与多齿配体结合形成均配型或杂配型配合物，以调节光活性，同时延长激发态寿命[10-12]，图1 所示为铜基催化剂的常用有机配体。鉴于铜基催化剂近年来在有机合成领域的迅速发展及广阔的应用前景，本文主要综述其在可见光催化领域的起源及近年来的研究成果与进展。

1 铜(Ⅰ)的独立光催化

图1 常见的铜基催化剂配体

Cu(Ⅰ)Ln配合物作为独立的光催化剂，其机理一般如图2 所示。可见光激发下，配合物Cu(Ⅰ)Ln将单电子转移给电子受体（如卤代烃R-X），产生自由基R 和Cu(Ⅱ)Ln瞬时中间体。其中自由基R 可被烯烃或炔烃捕获并生成更多的新自由基R'·。中间体Cu(Ⅱ)Ln则会进一步经历两种历程：①Cu(Ⅱ)Ln与亲核基团(Nu)发生配体交换，并将配体Nu 传递至自由基R·，完成偶联并得到目标产物R-Nu，即配体转移机理。②Cu(Ⅱ)Ln与初代自由基R·结合生成高价R-Cu(Ⅲ)-Ln中间体[18]，并与亲核性基团Nu交换配体生成R-Cu(Ⅲ)L(n-1)-Nu中间体，再通过消去得到偶联产物R-Nu，同时生成初始的Cu(Ⅰ)Ln催化剂，即自由基回弹机理。

1.1 烯烃的双官能化

可见光催化产生的铜(Ⅱ)中间体可与多种官能团形成配位，当配体转移至自由基时能极大地促进ATRA 反应的发生。如图3 所示，2015 年，Reiser发现，未活化的烯烃在摩尔分数为1%[Cu(dap)2Cl]催化下可与三氟甲磺酰氯（CF3SO2Cl）反应，生成相应的三氟甲基-氯磺酰化产物[20]，而当催化剂改为[Ru(bpy)3Cl]时，则会生成三氟甲基-氯化产物[21]，所得产物的不同表明，铜(Ⅰ)催化剂对于自由基及阴离子的生成具有不可代替的关键作用，该反应有望广泛应用于制药领域[19]。类似地，铑基或铱基光催化剂难以催化苯乙烯发生碘代全氟烷基化反应，但是[Cu(dap)2Cl]却有很好的效果，主要是因为碘能很好地与dap发生配体交换生成[CuⅡ(dap)ClⅠ]中间体[22]。2018 年，Yu 等[23]发现铜(Ⅱ)-氟配合物具有极佳的氟原子转移能力，可有效地促进烯烃的氟化-三氟甲基化。该反应以氟化铯为氟源，S-(三氟甲基)二苯并噻吩嗡四氟硼酸盐（Umemoto 试剂）为三氟甲基源，以Cu(OTf)2为催化剂，同时以2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉（浴铜灵，BC）和4,4'-二(甲氧基羰基)-2,2'-联吡啶（bpydc）为助催化剂。其中，BC 能将铜(Ⅱ)还原为铜(Ⅰ)，而bpydc 因具有缺电子结构，可以加速Cu(Ⅱ)LF 中间体的氟原子转移。同年，Fu等[24]还合成了一种类似的双铜配合物，在烯烃、亲电试剂与三氟甲硫醇盐的三组分体系中实现了烯烃的三氟甲硫化。反应通过配位效应首先生成CuI(BINAP)(SCF3)催化剂，在蓝光激发下被烯烃捕获电子生成烷基自由基，同时新生成的[CuII(BINAP)(SCF3)]2配合物能有效地将三氟甲硫基（ SCF3）转移给烷基自由基而生成三氟甲硫醚。

上述反应实例均可通过图2所示的配体转移或自由基回弹机理来解释。近年，Xiao等[25]还报道了一种含环丁酮肟酯、苯乙烯和芳基硼酸的三组分交叉偶联反应，进一步证实了自由基回弹机理。Cu(Ⅰ)(dtbbpy)在蓝光激发下通过单电子转移生成氰烷基自由基，再与烯烃反应生成新的中间体自由基。新生成的铜(Ⅱ)中间体与芳基硼酸通过金属转移反应生成芳基-铜(Ⅱ)中间体，并迅速捕获第一步中的中间体自由基生成新的芳基-铜(Ⅲ)-烷基络合物，最后经还原消除得到偶联产物，产率在68%。

1.2 碳-杂偶联

图2 铜（Ⅰ）配合物作为独立光催化剂的机理示意图

2012年，Fu等[26]报道了一种基于铜-咔唑内酯和芳基卤化物的C—N 偶联反应，该反应类似于乌尔曼反应，可由紫外光引发，同时，还从理论上揭示了利用该反应进行碳-杂偶联的可行性[27]。2013年，Fu 等首先以硫酚为亲核试剂与碘代苯反应，在CuI 催化下实现了C(sp2)-S 偶联[28]。2014 年，作者进一步以苯酚为亲核试剂实现了C(sp2)-O 偶联[29]。上述反应均由紫外光驱动，反应过程中产生的亲核性铜基中间体，如[Cu(SPh)2]-、[Cu2(SPh)3]-、[Cu(OPh)2]-等对于反应的发生具有关键作用。

图3 铜(Ⅰ)络合物作为独立光催化剂的反应［20-25］

进一步地，Fu 课题组通过配体设计将上述反应拓展至可见光驱动，相应的反应机理也由亲核取代转变为自由基取代。基于此，提出了不对称胺的合成新策略，如图4 所示。2016 年，Fu 等发现在Cu(I)/Nu/(S)-SITCP配合物(式中Nu为咔唑或吲哚)的存在下，外消旋的α-氯酰胺可与咔唑或吲哚发生对映C-N偶联。其中Cu(Ⅰ)/Nu/(S)-SITCP配合物既是光催化剂，也是手性底物的诱导源[30-31]，利用手性膦配体(S)-SITCP 可控制产物构型，原因在于反应过程中生成了关键性的光活性中间体[铜(Ⅰ)-(SSITCP)2-咔唑内酯]。为了拓展该反应的普适性，制备了含有双膦-咔唑内酯配体的铜(Ⅰ)催化剂CuI(CbzdiphosiPr)[铜(Ⅰ)-(1,8-双异丙基膦-3,6-二叔丁基-9-氢-咔唑)]，将其与CuBr 组合使用，实现了仲卤代烃与氨基甲酸酯的C N 偶联，且底物仲卤代烃无需活化[32]，该策略若用传统铑基或铱基催化剂来代替铜(Ⅰ)催化剂，目标产物收率不足1%。

底物拓展实验发现，该反应以脂肪族伯胺为氮源，可以克服这类反应中存在的底物空间位阻较大或过烷基化等问题。2017 年，Fu 等[33]用具有光活性的铜(Ⅰ)-联萘酚盐来介导伯胺与仲碘代烃之间的C-N 偶联，在较温和条件下高选择性地合成了单烷基化的胺衍生物。实验发现，外消旋BINOL配体在反应中十分关键：催化剂Cu(Ⅰ)/BINOL 络合物在光激发下产生烷基自由基和高价Cu(Ⅱ)/BINOL中间体，该中间体与胺发生配体交换形成关键的铜(Ⅱ)-胺中间体，其与第一步中生成的烷基自由基结合，即可得偶联产物。

与卤代烃相比，羧酸是一种来源更广泛、稳定且低毒的化学品。N-羟基邻苯二甲酰亚胺酯（NHPI）可通过SET还原脱羧成为一种理想的烷基源，因而被广泛应用于脱羧偶联反应[34]。基于上述原理的脱羧C—N 偶联可用于替代柯提斯重排反应来制备少一个碳的胺，该反应的一个显著优势在于无需使用大毒性的叠氮化钠[35]。催化剂Cu(Ⅰ)/dmp/xantphos[xantphos 为4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽]可见光激发，将单电子转移至NHPI酯生成高价铜(Ⅱ)络合物和NHPI 酯阴离子，这种酯阴离子不稳定，易分解成烷基自由基、CO2和邻苯二甲酰亚胺阴离子，胺阴离子迅速与铜(Ⅱ)络合物结合后，继续与烷基自由基重新结合，生成少一个碳的胺，同时生成初始铜(Ⅰ)催化剂。

图4 可见光诱导的碳-氮偶联［30-34］

1.3 原位光催化

与一般过渡金属不同，铜(Ⅰ)能直接与含氮、氧、磷等的底物配位形成可见光响应的铜(Ⅰ)络合物，受激后通过单电子转移生成高价铜(Ⅱ)络合物，从而参与合成反应，如偶联反应、官能化反应等，其历程如图5所示。基于此，2015年，Hwang等[36]在苯胺、苯醌及苯乙炔的三组分体系中，实现了三者的区域选择性偶联，得到了双官能化的吲哚化合物。在该反应中，CuCl 与苯乙炔原位生成铜(Ⅰ)-炔化物后在蓝光激发下引发反应。铜(Ⅰ)-炔化物由于具有优良的可见光响应特性，因而也被广泛应用在其他的类似反应中，如肼基吡啶与末端炔烃之间的脱氮氧化C(sp2)-C(sp)偶联[37]、苯胺与端炔的氧化C N偶联[38]、2-氨基吡啶与端炔的氧化C N偶联[39]、端炔的自身C(sp)-C(sp)偶联[40-41]等。

2017 年，Hwang 等[42-43]进一步发现，苯酚与端炔在氧气存在下可偶联生成芳基酮产物。原位生成的铜(Ⅰ)-炔化物受光照激发，激发态电子被氧分子捕获生成铜(Ⅱ)-炔化物和超氧负离子。苯酚被高价铜(Ⅱ)-炔化物氧化为苯醌后，继续与铜(Ⅱ)-炔化物发生羰-烯[2+2]环加成反应，随后依次经历氧杂环丁烷开环、过氧化、脱羧、酮-烯醇互变等历程得到芳基酮产物，如图6 所示。相应地，在CuI、2-吡啶甲酸和氧气的存在下，苯乙炔与脂肪醇偶联会生成类似的α-酮酸酯[44]。

图5 铜(Ⅰ)的原位光催化反应历程

2019年，Hwang等[45]还报道了一种CuCl催化的N-烷基苯胺、端炔与伯醇的三组分偶联反应。可见光照下，铜(Ⅰ)-炔化物将苯醌还原为相应的阴离子，并诱导伯醇上的质子氢发生转移生成α-羟基自由基；同时生成的铜(Ⅱ)-炔化物与N-烷基苯胺在光照下通过配体-金属电荷转移生成氨基自由基阳离子，两者经过自由基偶联、质子转移、消除水分子等过程得到一种显正电性的亚胺类物质，最后被铜(Ⅰ)-炔化物捕获而生成炔丙基胺。

图6 基于端炔的氧化碳-碳偶联制备芳基酮［42-45］

2017 年，Lalic 等[46]发 现 将CuCl 与三吡啶配体(tBu3-TERPY)结合可以调节铜(Ⅰ)-炔化物的光活性，并实现了对端炔与碘代烷烃的C(sp)-C(sp3)偶联。同年，Wu 等报道了一种新型C(sp3)-H 官能化技术，即用铜(Ⅱ)盐与2-芳氨基醋酸盐原位形成铜(I)中间体，在可见光激发下可促进烯醇化合物的烷基化[47]。进一步地，Liu 的研究[48]显示原位形成的CuI(NCS)2-兼具光催化剂和Lewis 酸的双重作用，激发态的CuI(NCS)2-*通过能量转移可使乙烯基叠氮化物重排为氮丙啶中间体，并在同基态CuI(NCS)2-络合后与硫氰化物反应生成2-氨基噻唑衍生物。

2 铜(Ⅱ)的独立光催化

1962 年，Kochi[49]首次发现Cu(Ⅱ)Cl2在紫外光照下会产生Cu(Ⅰ)Cl和氯自由基Cl·，揭开了铜(Ⅱ)化合物光催化的序幕。一般地，铜(Ⅰ)配合物在光激发下易发生金属向配体的电子迁移（MLCT），而铜(Ⅱ)配合物由于铜(Ⅱ)中心具有能量更低的空轨道，更倾向于发生配体向金属的电子迁移（LMCT）[50-51]，从而氧化富电子化合物，可应用于烯烃的官能化反应中。研究者提出，可以将铜(Ⅱ)与合适的配体Z络合使Cu(Ⅱ)LZ 配合物的响应光红移至可见光区，同时用新生成的配体自由基Z·引发其他反应，其机理如图7所示。

图7 铜（Ⅱ）的可见光催化机理示意图

基于上述机理，Reiser 等[52]以铜(Ⅱ)络合物[Cu(dap)Cl2]为光催化剂，开发了由苯乙烯、叠氮化物TMS-N3和氧气共同制备叠氮基芳酮的策略，如图8所示。铜(Ⅱ)络合物通过与叠氮化物进行配体交换，产生新的Cu(Ⅱ)L 叠氮桥连二聚体，在可见光诱导下生成Cu(Ⅰ)L 络合物和叠氮自由基，后者相继被烯烃和氧分子捕获，生成氧中心自由基，再与Cu(Ⅰ)L络合物通过自由基回弹机理生成叠氮基酮。

图8 铜(Ⅱ)催化的烯烃氧化/叠氮化反应及机理［52］

2018 年，Gong 等[53]以铜(Ⅱ)络合物为光催化剂，利用三氟硼酸盐对亚胺进行烷基化修饰，并提出了双循环机理。在第一循环中，手性铜(Ⅱ)-双噁唑啉与三氟硼酸盐交换配体后，于可见光诱导下均裂成铜(Ⅰ)络合物和烷基自由基，后者被亚胺的双键捕获生成胺自由基后，接受前者转移的单电子，转化为胺负离子，同时会释放出手性产物。同年，Reiser等[54]成功地将铜(Ⅱ)络合物[Cu(dap)Cl2]应用于烯烃与磺酰氯的ATRA反应。根据Kochi理论，铜(Ⅱ)络合物中的LCu(Ⅱ)-Cl 键在可见光诱导下发生均裂，产生Cu(Ⅰ)L 络合物和氯自由基，前者在可见光诱导下可将磺酰氯还原为磺酰基自由基，并被烯烃捕获生成目标产物。通过底物探索发现，未活化烯烃(如烯丙苯)与活化烯烃（如苯乙烯）相比，捕获自由基能力较弱，因此反应过程中须加入反应当量的Na2CO3以防止催化剂失活。此外，Yuan 等[55]还发现，将CuCl2与适当溶剂（如乙腈或丙酮）混合可形成光活性物质，在氧气存在下，能将苄醇氧化为苯甲醛。

3 铜参与的协同光催化

铜具有良好的持续自由基效应，光诱导催化过程中产生的自由基中间体能够被金属中心高效捕获，由此生成的铜中间体具有很大的反应潜力。近年来，许多研究者开始将铜(Ⅰ)或铜(Ⅱ)盐与传统铑基或铱基光催化剂结合使用，以实现协同催化，其反应机理如图9所示，包括以下历程：①亲电试剂在外源光催化剂（如铑基或铱基催化剂）诱导下通过单电子还原产生初始自由基R1·；②高价外源催化剂将铜(Ⅰ)络合物氧化成铜(Ⅱ)络合物Cu(Ⅱ)Ln；③Cu(Ⅱ)Ln与阴离子亲核试剂发生配体交换产生Cu(Ⅱ)L(n-1)Nu 中间体；④Cu(Ⅱ)L(n-1)Nu 捕获初始自由基R1·并生成高价瞬时中间体Cu(Ⅲ)R1L(n-1)Nu；⑤Cu(Ⅲ)R1L(n-1)Nu 通过还原消去产生偶联产物和初始铜(Ⅰ)催化剂。铜具有较好的亲碳性，可以形成多种铜-碳化合物，如铜-芳基物种和铜-烷基物种，基于此开发的偶联反应可用于构筑多种化学键，如C(sp2)-C(sp3)，C(sp2)-C(sp2)，C(sp3)-N(sp2)，C(sp3)-N(sp3)，C(sp3)-O，C(sp3)-C(sp)及C(sp3)-C(sp3)等。

2012年，Sanford等[56]以[Ru(bpy)3]Cl2·6H2O为外源光催化剂，以乙酸铜(Ⅰ)为成键催化剂，通过高价铜中间体Cu(Ⅲ)R1L(n-1)Nu 的还原消去实现了芳基硼酸和全氟烷基碘的C(sp2)-C(sp3)偶联。2018 年，MacMillan等[57]以铱络合物为主催化剂、铜盐为助剂实现了芳基溴化物与三氟甲基试剂之间的C(sp2)-C(sp3)偶联。同年，Glorius 等[58]也报道了类似的高价铜(Ⅲ)中间体通过脱羧烯化来制备端位烯烃的反应。

图9 铜的协同催化机理示意图

烷基胺是一种常见的有机合成中间体和生物活性分子，可通过含氮亲核试剂与卤代烃发生取代反应制备得到，但是该法不适用于高级仲胺或叔胺。2018 年，Hu 等[59]开发了一种由羧酸与含氮亲核试剂发生C(sp3)-N(sp2)偶联来制备烷基胺的策略。首先，羧酸酯在可见光诱导下被铑基催化剂活化、脱羧生成烷基自由基，二苯甲酮亚胺与铜(Ⅰ)配位后捕获该自由基形成铜(Ⅱ)/烷基/二苯甲酮胺络合物，被激发态铑催化剂氧化为高价铜(Ⅲ)中间体，最后通过还原消去得到高级胺化合物。进一步地，作者还将底物胺拓展至苯胺和苯酚，分别实现了基于脱羧历程的C(sp3)-N(sp3)偶联[60]和C(sp3)-O 偶联[61]。同年，MacMillan 等[62]基于上述历程，实现了各种含氮亲核试剂（如酰胺、磺胺、苯胺、含氮芳杂环化合物等）与伯、仲、叔烷基羧酸的原位偶联反应，得到了一系列高级胺化合物，进一步拓展了该反应的适用性。

在铜的协同催化体系中，与不同的配体络合能让铜具有不同的化学性质和氧化还原能力。2017年，Lin 等[63]报道了在[Ir(ppy)3]与Cu(Ⅱ)(In-BOX)协同作用下，通过脱羧氰化反应实现的C(sp3)-C(sp)偶联。该方法产率高、具有优异的对映选择性，可用于对烯烃进行烷基/氰基双官能化[64]。但该策略需要先将羧酸转化为其邻苯二甲酰亚胺(NHPI)酯或形成原位碘鎓来进行预活化，增加了反应难度和经济成本。

近年来，研究者还发现，向光催化体系中加入铜盐能形成高价铜(Ⅲ)/烷基/羧酸盐复合物，通过脱羧、自由基重组及还原消去等历程可得到偶联产物。如，Liu 等[65]用α,β-不饱和羧酸与碘代二氟乙酸乙酯反应，实现了烯烃的二氟乙酰化C(sp2)-C(sp3)偶联。2018年，MacMillan等[66]也报道了类似的脂肪族羧酸的脱羧三氟甲基化策略：游离羧酸与铜(Ⅱ)配位后被高价*IrⅢ氧化为铜(Ⅲ)羧酸盐络合物，随着CO2的挤出和与初始烷基自由基的重新结合生成铜(Ⅲ)/烷基/羧酸盐中间体，最后被IrⅡ还原为烷基-三氟甲基化产物，同时促使铜(Ⅱ)再生并进入新的催化循环。

4 其他应用

除了上述研究，铜基光催化剂也被广泛应用于有机合成的其他领域。2017 年，Nicewicz 等[67]利用铜(Ⅱ)卤盐实现了不饱和羧酸的区域选择性卤化。2019年，Zhu等[68]利用铜的可见光催化实现了对N-烷氧基吡啶鎓盐的端位C(sp3)-H 活化。底物在Ir(Ⅲ)催化下转化为烷氧自由基，经1,5-氢原子转移形成碳中心的醇自由基，然后铜(Ⅱ)助催化剂通过转移三甲基硅化合物中的相应基团（如叠氮基、氰基、异硫氰基等）的端位碳进行官能化，可得到各种δ-官能化的醇。

2012年，Rueping等[69]基于[Ru(bpy)3](PF6)2和[Cu(MeCN)4]PF6的复合催化体系开发了四氢异喹啉的炔基化反应，铜络合物通过与端炔结合形成活性铜-炔中间体，并将炔基转移至四氢异喹啉的碳活性中心制得了四氢异喹啉炔化物。2015年，Li等[70]使用手性Cu-QUINAP 复合物开发出了不对称合成策略：铜复合物通过与端炔结合形成铜/QUINAP/乙炔络合物后，与亚胺鎓中间体反应生成了具有优异对映选择性的1-炔基四氢异喹啉衍生物。同年，Wu等[71]以Cu(OTf)2为助催化剂，β-酮酸酯为亲核试剂，实现了对类似C(sp3)-H 的β-酮酯化修饰。次年，Fu等[72]在[Ru(bpy)3]Cl2与CuI的复合体系中，利用氨基酸的NHPI-酯与端炔通过脱羧反应也制备了类似的炔胺化合物。

2015 年，Kobayashi 等[73]利用铜复合催化体系开发了基于缺电子芳基硼酸与苯胺的Chan-Lam 偶联反应。底物铜(Ⅱ)与苯胺交换配体后与硼酸酯反应生成有机铜(Ⅱ)-胺中间体，再被高价Ir(Ⅳ)氧化成铜(Ⅲ)中间体后通过还原消去得到偶联产物。2017 年，Tao 等[74]利 用[Ru(bpy)3]Cl2/CuBr 的 双 催 化体系对伯胺进行有氧氧化得到了腈化物。同年，Wu 等[75]在氧化剂存在下，以醋酸铜为催化剂，在可见光诱导下实现了对萘酰胺的C4-磺酰化。

铜作为过渡金属，其离子或配合物中心由于具有空轨道，是一种典型的路易斯酸，因此，可以活化富电子化合物。如Guo 等[76]将铜(Ⅱ)与中位炔烃结合形成了局部三中心双电子体系，并被外源光催化剂氧化为三中心单电子结构，最后通过分子内烯烃环化制得了菲衍生物。

此外，Xia等[77]还利用铜(Ⅱ)盐在较温和条件下实现了对芳香族烯胺的分子内氧化环化，制得了多取代喹啉。Bode 等[78]利用Cu(OTf)2作为路易斯酸来降低底物亚胺的氧化电位，使得硅烷基胺可与羰基化合物在可见光诱导下反应，生成多种氮杂环化合物。Yoon等[79]利用Cu(TFA)2的可见光介导实现了对烯胺的分子内氧化/胺化。

5 结语

与其他可见光催化剂相比，铜基催化剂是一种绿色环保、廉价易得、高效且极富吸引力的催化剂，既能在可见光诱导下跃迁至激发态，通过单电子转移活化底物直接引发反应；也能与其他光催化剂复合，通过捕获光催化过程中产生的有机自由基中间体，诱导基于碳活性中心的偶联反应。已在烯烃的双官能化、C—C偶联、C—N偶联、C—O偶联等方面取得了较为广泛的应用。尽管如此，铜的可见光催化仍面临着一些挑战，如从铜(Ⅱ)到铜(Ⅰ)或从铜(Ⅰ)到铜(0)转化过程中铜催化剂的氧化能力尚需更深入的研究，同时也需要更多的反应加以验证；需要继续拓展铜(Ⅱ)催化剂的反应适用性；需要设计更合适的配体提高激发态寿命从而提升催化效率；需进一步开发铜基催化剂在不对称合成中的应用以提高其在药物合成领域中的应用。相信在不久的将来，这种极富潜力的铜基配合物将会对传统有机合成模式带来不小的冲击，并有望在材料科学和药物合成等诸多领域取得广泛的应用。