The three major biopolymers, proteins, nucleic acids and glycoconjugates are mainly responsible for the information transfer, which is a fundamental process of life. The biological importance of proteins and nucleic acids are well explored and oligosaccharides in the form of glycoconjugates have gained importance recently. The β-(1→4) linked N-acetylglucosamine (GlcNAc) moiety is a frequently occurring structural unit in various naturally and biologically important oligosaccharides and related conjugates. Chitin which is the most abundant polymer of GlcNAc is widely distributed in nature whereas the related polysaccharide chitosan (polymer of GlcN and GlcNAc) occurs in certain fungi. Chitooligosaccharides of mixed acetylation patterns are of interest for the determination of the substrate specificities and mechanism of chitinases. In this report, we describe the chemical synthesis of three chitotetraoses namely GlcNAc-GlcN-GlcNAc-GlcN, GlcN-GlcNAc-GlcNAc-GlcN and GlcN-GlcN-GlcNAc-GlcNAc. Benzyloxycarbonyl (Z) and p-nitrobenzyloxycarbonyl (PNZ) were used for the amino functionality due to their ability to form the β-linkage during the glycosylation reactions through neighboring group participation and the trichloroacetimidate approach was utilized for the donor. Monomeric, dimeric acceptors and donors have been prepared by utilizing the Z and PNZ groups and coupling between the appropriate donor and acceptors in the presence of Lewis acid yielded the protected tetrasaccharides. Finally cleavage of PNZ followed by reacetylation and the deblocking of other protecting groups afforded the N,N’-diacetyl chitotetraoses in good yield. Successful syntheses for the protected diacetyl chitotetraoses by solid phase synthesis have also been described. / Die drei wichtigsten Biopolymere sind Proteine, Nukleinsäuren und Glykokonjugate. Sie sind von fundamentaler Bedeutung für lebenswichtige Prozesse, wie z.B. den Informationstransfer. Die biologische Bedeutung von Proteinen und Nukleinsäuren ist eingehend erforscht, während Oligosaccharide in Form von Glykokonjugaten erst in neuerer Zeit an Bedeutung gewonnen haben. Die β-(1→4) verknüpfte N-Acetylglucosamin (GlcNAc) Einheit kommt häufig als in vielen natürlichen und biologisch wichtigen Oligosacchariden und ihren Konjugaten vor. Chitin, ein Polymer von GlcNAc, ist in der Natur weit verbreitet, während das verwandte Polysaccharid Chitosan (Polymer of GlcN und GlcNAc) in gewissen Pilzen auftritt. Chitooligosaccharide gemischter Acetylierungsmuster sind von Bedeutung für die Bestimmung von Substratwirkungen und für den Mechanismus von Chitinasen. In dieser Arbeit beschreiben wir die chemische Synthese von drei Chitotetraosen, nämlich GlcNAc-GlcN-GlcNAc-GlcN, GlcN-GlcNAc-GlcNAc-GlcN and GlcN-GlcN-GlcNAc-GlcNAc. Benzyloxycarbonyl (Z) und p-Nitrobenzyloxycarbonyl (PNZ) wurden aufgrund ihrer Fähigkeit, die β-Verknüpfung während der Glykosylierung durch die Nachbargruppenbeteiligung zu steuern, als Aminoschutzgruppen verwendet. Zur Aktivierung der Donoren wurde die Trichloracetamidat Methode angewendet. Monomere und dimere Akzeptoren und Donoren wurden unter Verwendung von Z und PNZ Gruppen hergestellt. Die Kupplung von geeigneten Donoren und Akzeptoren in Gegenwart einer Lewis Säure ergaben die Tetrasaccharide. Schließlich ergab die Entschützung von PNZ, gefolgt von der Reacetylierung der Aminogruppe und Abspalten der übrigen Schutzgruppen die N,N’-Diacetylchitotetraosen in guten Ausbeuten. Weiterhin wird die erfolgreiche Synthese der geschützten Diacetylchitotetraosen durch Festphasensynthese beschrieben.

Die im Jahre 1963 von Robert Bruce Merrifield vorgestellte festphasengebundene Peptidsynthese beeinflusste in hohem Maße verschiedene Bereiche der Naturwissenschaften. Doch trotz zahlreicher neuer Entwicklungen hat sich in der das Prinzip der eingesetzten Trägermaterialien nicht grundlegend geändert. Geringfügig quervernetzte Polystyrol-Harze sind immer noch die meist verwendeten Trägermaterialien in der standardisierten Peptidsynthese. In dieser Arbeit wurden superparamagnetische Kern-Schale-Nanopartikel entwickelt und erstmals deren Einsatz als neues Trägermaterial für die Synthese von Peptiden, Peptid-Polymer-Konjugaten und Oligonucleotiden demonstriert. Unter Verwendung einer mikrowellenunterstützten Syntheseroute gelang es zunächst superparamagnetische Magnetitpartikel mit einem Durchmesser von durchschnittlich 6 nm darzustellen. Anschließend wurde ein neu entwickelter mikrowellenunterstützter Stöber-Prozess zur Herstellung von Magnetit-Silica-Kern-Schale-Nanopartikel angewendet, welche im dritten Schritt mit Aminopropyltrimethoxysilan funktionalisiert wurden. Es wurden hochpräzise, monodisperse Kern-Schale-Nanopartikel mit einem Durchmesser von durchschnittlich 69 nm und einem Beladungswert von 0.11 mmol/g erhalten, welche in durchgeführten Stabilitätstests hervorragende Ergebnisse zeigten und als neue Trägermaterialien für festphasengebundenen Synthesen getestet wurden. Die erforderliche Produktaufreinigung erfolgte durch ein externes Magnetfeld, durch welches die Partikel reversibel sedimentierbar sind. Erste Studien der Synthese einer 4-mer-Peptidsequenz zeigten Ausbeuten von über 70% und mit herausragender Reinheit von über 95%. Besonders eindrucksvolle Ergebnisse erzielten die Partikel bei der Synthese von Peptid-Polymer-Konjugaten, bei denen die Ligationsreaktionen mit vorher nicht dokumentierten Umsatzraten verliefen. Außerdem konnte die Anwendbarkeit bei der Synthese eines Trinucleotids nachgewiesen werden. / In 1963 Merrifield introduced the method of solid-phase supported synthesis and thus revolutionized peptide synthesis. In spite of several new developments, the main principle of established solid supports has not changed much. Still lightly cross linked poly(styrene) resins dominate the used supports. This work reports on surface amino functionalized, superparamagnetic nanoparticles with a protective silica shell to be applicable as colloidal supports for organic synthesis of peptides, peptide polymer conjugates and oligonucleotides. A microwave supported synthesis route lead to superparamagnetic magnetite particles with an average particle diameter of 6 nm. Subsequently a new developed microwave assisted Stöber process was used to build up magnetite-silica-core-shell-nanoparticles, which were functionalized in a third step with aminopropyltrimethoxysilane. Defined monodisperse core-shell nanoparticles were obtained with an average diameter of 69 nm and a concentration of free amino groups of 0.11 mmol/g, which showed excellent results in conducted stability tests and were used as new support materials for solid-supported syntheses. Convenient magnetic sedimentation proved to ensure ease of purification after each reaction step. Initial studies of a synthesis of a tetramer peptide sequence showed yields of more than 70% and an outstanding purity of more than 95%. The particles also showed impressive results in the synthesis of peptide-polymer conjugates, in which the ligation reactions proceeded conversion rates, which had not been published before. In addition, the applicability of the particles was demonstrated in the synthesis of a trinucleotide.