Für die photolithographische high-density DNA-Chip-Synthese werden photolabile Schutzgruppen mit hoher Lichtempfindlichkeit, möglichst wenig Nebenreaktionen und hohen Nukleotidausbeuten benötigt. Die Nitrophenylpropoxycarbonyl(NPPOC)-Schutzgruppe erfüllt die letzten beiden Voraussetzungen sehr gut. Bei 366 nm bzw. 405 nm, den üblichen Quecksilberlinien, besitzt der 2-Nitrophenylchromophor jedoch einen kleinen Absorptionskoeffizienten. Somit ergibt sich trotz der guten Quantenausbeute von 0.4 eine geringe Lichtempfindlichkeit. In meiner Diplomarbeit zeigte ich bereits, dass Thioxanthone sowohl in homogener Lösung als auch auf der Chipoberfläche geeignete Sensibilisatoren für NPPOC sind. Da die Diffusion der limitierende Schritt der sensibilisierten Entschützungsreaktion ist, wurden in meiner Doktorarbeit neue Schutzgruppen mit einer kovalenten Verknüpfung von Sensibilisator und der NPPOC-Schutzgruppe synthetisiert. Mit diesen neuen Schutzgruppenverbindungen wurde die intramolekulare Triplett-Energieübertragung vom Thioxanthon- auf den NPPOC-Teil mit Laserblitzspektroskopie untersucht. Dabei konnte ich in den meisten Fällen eine schnelle Energieübertragung im Nano- bis Mikrosekunden-Bereich feststellen. Deren Geschwindigkeit hängt stark von den verwendeten Linkern ab. In der Reihe der Verbindungen mit Oligomethylenlinker konnte mit zunehmender Länge der Verknüpfung eine Abnahme der Energieübertragungsgeschwindigkeit festgestellt werden. Für die Verbindungen mit den schnellsten Energieübertragungsgeschwindigkeiten konnte außerdem gezeigt werden, dass Sauerstoff als Triplettquencher keine Konkurrenz mehr für den Energietransfer darstellt. Dies ist insbesondere für praktische Anwendungen von Vorteil, da hier ein aufwendiger Ausschluss von Sauerstoff oft vermieden werden soll. Nach den zeitaufgelösten Untersuchungen bestimmte ich mittels quantitativer HPLC die Photokinetik und Reaktionsprodukte unter kontinuierlicher Bestrahlung. Alle Verbindungen zeigten eine stark erhöhte Lichtempfindlichkeit, die im Vergleich zu NPPOC bis zu einem Faktor von 20 bei 366 nm bzw. 140 bei 405 nm erhöht ist. Bei den meisten Verbindungen fand dabei die gewünschte Entschützung in guten bis sehr guten chemischen Ausbeuten statt. Einige Substanzen zeigten aber auch photochemische Nebenreaktion, die in der Arbeit beschrieben sind. Zuletzt wurden die beiden effektivsten Verbindungen in die entsprechenden Phosphoramidite überführt und damit unter den üblichen Produktionsbedingungen ein Chip mit Ketten von bis zu 12 Oligonukleotiden aufgebaut. Es konnte gezeigt werden, dass die Qualität dieser Chips mit der Qualität der Chips, die unter Verwendung der NPPOC-Schutzgruppe hergestellt wurden, vergleichbar ist. Die Belichtungszeit konnte jedoch aufgrund der Sensibilisierung um einen Faktor von ca. 10 verringert werden. Zusammenfassend, in dieser Arbeit wurden konkrete Wege aufgezeigt und demonstriert, wie die Lichtempfindlichkeit photolabiler Schutzgruppen durch intramolekulare Sensibilisierung signifikant gesteigert werden kann.

Photolithographic high density DNA chip synthesis requires photolabile protecting groups with high light sensitivities, few side reactions and high nucleotide yields. The nitrophenylpropoxycarbonyl (NPPOC) protecting group satisfies the latter two requirements but has low absorption coefficients at 366 nm and 405 nm, the mercury lines most suitable for irradiation. Therefore, despite the good quantum yield of 0.4, the light sensitivity characterized by the product of absorption coefficient and quantum yield is low. In my diploma thesis, it was shown that thioxanthones are suitable sensitizers for NPPOC in homogeneous solution and on the chip surface. As diffusion is the rate limiting step of that sensitized deprotection, new protecting groups with a covalent linkage between the sensitizer and the NPPOC group were synthesised during my PhD thesis. With the new protecting groups, the intramolecular triplet energy transfer from the thioxanthone to the NPPOC moiety was investigated by laser flash spectroscopy. In most cases a fast energy transfer in the nano- to microsecond range could be observed, the rate of which depends strongly on the linker used. Within the series of oligomethylene linkers a decrease of the energy transfer rate with increasing linker length could be observed. Further, it could be shown that for the compounds with the fastest energy transfer rates interactions with the triplet quencher oxygen were not competitive. This is of great practical advantage because the expensive exclusion of oxygen can be avoided. Apart from the time-resolved measurements, the photokinetics and reaction products produced by continuous irradiation were examined by quantitative HPLC. All compounds showed a strongly increased light sensitivity which in comparison to NPPOC reached a factor of 20 at 366 nm and 140 at 405 nm. The desired deprotection proceeded for most compounds with good to very good chemical yields. However, some compounds showed photochemical side reactions which are specified in this work. Finally, the two most efficient compounds were transferred to their phosphor amidites. These were used to produce a chip with chains of up to 12 oligonucleotides under standard chip production conditions. It could be shown that the quality of these chips is comparable to the quality of chips produced by using the NPPOC group. However, due to sensitization the irradiation times could be reduced by a factor of ca. 10. In summary, this PhD thesis demonstrates how to significantly improve the light sensitivity of photolabile protecting groups by intramolecular sensitization.