四芳基吡嗪因其刚性平面芳基骨架展现出优异的聚集诱导发光特性与稳定性，在光电材料与传感领域应用广泛，传统合成方法依赖卤代吡嗪偶联或二酮与二胺缩合，步骤繁琐且底物适用性有限，而2H-azirines作为高效合成子，其金属催化二聚易生成嘧啶等副产物，难以直接构建四芳基吡嗪，因此开发简洁通用的四芳基吡嗪合成新策略具有重要研究价值。

四川农业大学胡海鹏团队开发镍催化2H-azirines二聚反应，一步高效合成兼具聚集诱导发光与传感性能的四芳基吡嗪化合物，阐明反应机理与发光机制，为氮杂环功能分子的绿色合成与光电应用提供创新策略。研究成果发表于国际期刊《Organic Letters》( IF5 ) 。

研究团队以二价镍与联吡啶二氧化物配体形成的配合物为催化剂，在硝基甲烷溶剂与空气氛围 100 ℃条件下，实现2,3-diaryl-2H-azirines的二聚反应，成功合成四芳基吡嗪类化合物。该方法兼容均相二聚与交叉二聚，芳环上可引入氟、氯、甲基、甲氧基等取代基，萘基与噻吩基等杂芳基也能适用，最高分离产率达 74%，共获得 24 个目标产物（Scheme 2）。噻吩取代产物 16 实现克级规模制备，17.0 mmol 底物反应得到 1.85 g 产物，产率 55%，该产物还可通过溴代与脱甲基反应进行衍生化，分别以 76% 与 92% 产率得到对应产物（Scheme 3a）。自由基捕获实验显示反应不受自由基抑制剂显著影响，证明过程为非自由基路径，三组分反应证实电子差异性底物更易发生交叉二聚（Scheme 3b、3c）。研究团队结合控制实验与晶体结构提出反应机理，镍催化剂作为路易斯酸活化氮丙啶形成亲电中间体，经亲核进攻、环化、电环化开环与氧化脱氢得到芳香化四芳基吡嗪产物（Figure 1）。

团队对噻吩取代产物 16 进行系统光物理测试，其在不同溶剂中展现明显溶剂显色效应，摩尔吸光系数在 18642-42776 M⁻¹ cm⁻¹ 之间，斯托克斯位移达 2837-4005 cm⁻¹（Scheme 4a）。在四氢呋喃与水混合体系中，产物随水比例增加荧光显著增强，水含量 80% 时荧光强度提升 8.7 倍，表现典型聚集诱导发光行为（Scheme 4b）。密度泛函理论计算表明，最高占据分子轨道分布于噻吩与吡嗪核，最低未占据分子轨道离域于整个 π 共轭体系，聚集态下分子运动受限抑制非辐射跃迁，从而产生强荧光（Scheme 4c）。传感测试显示，该产物在聚集态下对铅离子、钾离子与高锰酸钾表现特异性荧光猝灭响应，可作为荧光关型传感器使用（Scheme 4d）。

该研究建立镍催化2H-azirines二聚合成四芳基吡嗪的通用方法，实现均相与交叉二聚反应，拓展底物适用范围并揭示反应机理，同时获得具有聚集诱导发光特性的噻吩基产物，验证其在金属离子与氧化剂传感中的应用潜力，为多功能四芳基吡嗪类材料的高效制备与应用提供新途径。