双吡唑作为一种重要的杂环骨架广泛应用在材料、生物活性分子和金属配合物中。南京理工的汤永兴教授与爱达荷大学的Shreeve教授报道了一种基于双吡唑骨架的新型含能分子1,2,9,10-tetranitrodipyrazolo[1,5-d:5',1'-f][1,2,3,4]tetrazine（TNDPT）（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13684），其爆轰性能与CL-20相媲美，是一种具有重要应用前景的新一代高能炸药。然而，它的合成路线冗长，产率较低并且需要使用到非常危险的高浓度水合肼。

图1. 重要的联吡唑化合物的例子（图片来源：J. Am. Chem. Soc. Au）

过渡金属催化的脱氢偶联反应已成为构建联芳基化合物的重要方法。与经典偶联反应相比, 脱氢偶联反应不仅减少了繁冗的底物前功能团化操作, 提高了反应效率, 而且其原料来源也更为广泛, 大大增加了反应的实用性, 降低了生产成本。设想，如果两个吡唑环能够通过脱氢偶联反应直接相连，则可以为这类化合物的合成提供一种简便、直接、高效的方法。然而，吡唑环的脱氢偶联反应具有非常大的挑战性。1）区域选择性。吡唑环具有三个不相等的氢原子，两个吡唑环之间的脱氢偶联反应可以产生六种异构体。2）化学选择性。两种不同的吡唑环偶联反应具有竞争性。

图2. 双唑的合成（图片来源：J. Am. Chem. Soc. Au）

魏颢课题组一直开展碳碳键活化的研究，他们发展了一种分子内脱羰偶联反应。在该类型的反应中，羰基就像一双“无形的手”，在反应中将两个芳基提前连接起来，反应后再脱去（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 586；Chem. Sci. 2020, 11, 12366；Chem. Commun., 2019, 55, 1907；Chem. Rev. 2021, 121, 365）。受到该反应的启发，作者设计了一种预先连接的反应模式，在反应中引入一个“预连接”基团，该基团在反应中具有以下作用。

第一：解决了区域选择性的问题。将分子间的反应转化为分子内的反应。

第二：解决了化学选择性的问题。分子的反应形式也可以实现不同吡唑环之间的交叉偶联。

第三：充当了保护基团。在偶联反应中，裸露的吡唑氮原子必须予以保护，该基团也在反应中起到了保护基的作用，无需额外引入。

图3. 本文的工作（图片来源：J. Am. Chem. Soc. Au）

“提前-连接”基团的选择是本策略的关键，通过多种基团筛选，最终确定吡嗪作为“提前-连接”基团。该反应具有良好的官能团兼容性，重要的是可以实现不同官能团吡唑环的交叉偶联。而这些化合物是很难用其它方法合成的。此外，该方法还适用于咪唑环和吡咯环之间的偶联。

图4. 底物范围（图片来源：J. Am. Chem. Soc. Au）

采用该方法，可以改进重要的含能分子TNBP和 TNDPT的合成路线，大大缩短了合成路线，提高了产率。

图5. 合成应用（图片来源：J. Am. Chem. Soc. Au）