A ciclofosfamida é um dos fármacos mais bem-sucedidos e largamente utilizados como agente quimioterápico para o tratamento de câncer. Em vista do seu potencial ecotoxicológico e da relevância de se ampliar os conhecimentos clínicos e biomédicos a seu respeito, evidencia-se uma necessidade de otimizar as capacidades de identificação e quantificação de espécies químicas relacionadas a essa molécula em diferentes tipos de amostras naturais e biológicas. O estudo apresentado nesta dissertação teve, pois, como objetivo, prover uma compreensão mais aprofundada da estrutura, dos sítios de protonação e do padrão de fragmentação da ciclofosfamida. Fez-se uso de técnicas avançadas de espectrometria de massas, com destaque para a espectroscopia de dissociação por múltiplos fótons no infravermelho (IRMPD), com o subsídio de cálculos teóricos de energia e de frequências vibracionais, que permitiram comparar as propostas estruturais para os íons detectados com os espectros experimentais. As principais espécies iônicas geradas a partir do fármaco molécula protonada e aduto de sódio foram identificadas nos espectros de massas das amostras e tiveram suas assinaturas vibracionais determinadas. A análise da ciclofosfamida protonada indicou a presença de uma mistura de isômeros de protonação, o que foi corroborado por cálculos de energia de solvatação. Por meio da dissociação induzida por colisão (CID), o padrão de fragmentação dos dois íons foi investigado. Os espectros IRMPD registrados de cada fragmento viabilizaram a elucidação estrutural da maioria das espécies, por comparação teórico-experimental. Como resultado, algumas vias se mostraram bastante recorrentes, como a perda de HCl ou NaCl. Sugere-se que tal quebra possa levar à formação do cátion aziridínio, o que representaria uma correlação entre o comportamento químico em fase gasosa e a ação do metabólito da droga no DNA. Outra fragmentação comum foi a perda de etileno (C₂H₄), em geral proveniente dos grupos cloroetilas. A grande valia dos cálculos computacionais deve ser destacada. Embora seja possível extrair informações estruturais diretamente de espectros no infravermelho, conclusões mais acertadas, que prezem pela diferenciação de estruturas similares e confôrmeros, requerem a comparação a espectros vibracionais teóricos de propostas para os íons. Adicionalmente, os cálculos foram empregados para modelar e avaliar a curva de energia potencial de um dos mecanismos de fragmentação apresentados. No contexto médico, espera-se que os resultados deste estudo possam oferecer contribuições que venham a fundamentar o desenvolvimento de procedimentos qualitativos e quantitativos mais sensíveis e precisos, ajudando a determinar dosagens ideais e respostas terapêuticas à droga.

Cyclophosphamide is one of the most successful and widely used chemotherapeutic agents for cancer treatment. In light of its ecotoxicological potential as well as the relevance of expanding clinical and biomedical knowledge about it, a demand arises for optimizing the identification and quantification capabilities for chemical species related to this molecule in different types of natural and biological samples. The study presented in this thesis had thus as its overall goal to provide a more profound insight of cyclophosphamides structure, protonation sites and fragmentation pattern. Advanced mass spectrometry techniques were employed, with emphasis on InfraRed Multiple Photon Dissociation (IRMPD) spectroscopy. As a support, theoretical calculations of energy and vibrational frequencies were performed, which allowed comparison amongst structural proposals for the detected ions and with the experimental spectra. The main ionic species generated from the drug protonated molecule and sodium adduct were identified in the mass spectra of the samples and had their vibrational signatures determined. The analysis of protonated cyclophosphamide indicated the presence of a mixture of protonation isomers, which has been corroborated by solvation energy calculations. Through collision-induced dissociation (CID), the fragmentation pattern of both ions was investigated. The recorded IRMPD spectra of each fragment enabled structural elucidation of most of the species, by means of theory/experiment comparisons. As a result, some paths were seen as quite recurrent, namely the loss of HCl or NaCl. The formation of the aziridinium cation is suggested to occur from this breakdown, establishing, if confirmed, a correlation between the chemical gas-phase behavior of the drug and the action of its metabolite on DNA. Another common fragmentation was the loss of ethylene (C₂H₄), in general coming from the chloroethyl groups. The substantial value of computational calculations must be highlighted. Although it is possible to extract structural information directly from infrared spectra,more accurate conclusions, regarding the differentiation of similar structures and conformers, require a comparison to theoretical vibrational spectra of proposals for the ions. Moreover, calculations were also performed to model and evaluate the potential energy curve for one of the fragmentation mechanisms presented. In the medical context, the results of this study are expected to provide contributions that shall found the development of more sensitive and accurate qualitative and quantitative procedures, helping to determine ideal dosages and therapeutic responses to the drug.