ASP.NET 2.0 и 3.5 могут работать бок о бок без проблем, так как 3.5 на самом деле не является версией платформы 2.0.
Возможно, вы захотите разместить свои приложения в разных пулах приложений, но обязательно укажите версию .NET для пула приложений 1.0!
Что касается AJAX, вы можете столкнуться с некоторыми проблемами связывания сборок из-за разных версий сборок ajax 2.0 и 3.5. Если это произойдет, убедитесь, что вы явно указали в своем файле web.config, какая версия используется этим приложением