过冷状态下熔体的结晶趋势可以通过循环DSC进行评估。首先将样品加热至超过熔点，并保温数分钟以确保完全熔化。然后在一定速率下降温至室温。如果化合物在降温过程中发生结晶，则该化合物可以认为是强结晶体（strong crystallizer），为class I化合物；如果冷却过程中没有结晶，则再次加热至超过熔点。如果在加热过程中化合物结晶，则该化合物可以认为是中等结晶体（moderate crystallizer），class II化合物；而如果在加热过程中没有结晶，则该化合物可以认为是弱结晶体（weak crystallizer）, class III化合物。三种类型化合物循环DSC过程如下图所示。根据笔者的经验，新药化合物中class III居多，class I非常少，尤其是快速降温的情况下，几乎没有。
JARED A. BAIRD等人对51个有机分子进行了过冷状态下熔体的结晶趋势研究。实验将样品以10°C/min加热至过熔点约10°C，保温3min。然后以20°C/min的速率降温至-75°C。最后再以10°C/min的升温速率加热至过熔点。结果显示，在51个分子中，有23个在冷却过程中发生结晶，即为class I化合物。11个在再次加热过程中结晶，即为class II化合物。有17个没有结晶，即为class III化合物。相比于目前在研的小分子新药，该研究中class I和class II的比例是比较高的，这可能是因为研究人员选取的化合物分子量相对较小，只有200-300g/mol左右。而目前在研的药物分子，分子量大多在500g/mol左右。
很显然，class I的分子具有更强的结晶趋势，也就是说具有更低的玻璃态形成能力（glass forming ability，GFA）。值得注意的是，有4个分子（4-biphenyl carboxaldehyde, chlorpropamide, flufenamic acid, and tolbutamide）在冷却和加热的过程中都出现了重结晶。也就是说在熔融冷却结晶的过程中，并没有结晶完全，有部分无定形存在。所以class I化合物又可以细分为两类：（1）在慢速（DSC控温）冷却和快速冷却（液氮）条件下都能结晶，class (I-A)；（2）在慢速冷却时可以部分或者完全结晶，但在快速冷却时得到无定形样品，class (I-B)。所以采用液氮冷却的方式对23个class I化合物进行了进一步研究。结果发现其中有15个发生重结晶，而8个没有发生重结晶。此处的实验也说明结晶趋势的分类是和变温速率有关的。同样，加热过程的升温速率也会影响无定形样品的结晶行为。在比较低的降温速率（1°C/min）下，有四个class II化合物（celecoxib, dibucaine, flurbiprofen, 和nifedipine）被发现有部分或者完全结晶。但是没有发现class III化合物在低升温速率下有重结晶的情况。class II化合物在很快的升温速率（20°C/min）下，只有两个化合物没有能重结晶。对于class II化合物，在较低的升温速率（2°C/min）下，只有nilutamide和nimesulide发生结晶。
约化玻璃转变温度（reduced glass transition temperature，Trg）经常被用于玻璃态形成能力的评价指标。约化玻璃转变温度就是化合物玻璃化转化温度和熔点的比值：
此前的文章中有过关于约化玻璃转变温度的介绍。约化玻璃转变温度通常约等于0.66，所以也称之为2/3规则。即玻璃化转化温度约为熔点的2/3。此处的温度以开尔文计，而不是摄氏度。如果测得化合物的玻璃化转化温度，通过该公式就可以计算得到化合物大致的熔点。具有较高Trg的化合物具有较高的粘度，所以更不容易结晶。也就是说，Trg越接近1的化合物具有更强的玻璃态形成能力。
对于此研究中的51个有机物，分子量越小的化合物其Trg也越小。也就是说分子量越小的化合物越容易在熔融冷却时发生重结晶。这与我们通常观察到的现象是一致的，极端一点考虑，高分子材料因为分子量大所以相对于小分子化合物更不容易结晶。另外，这些化合物普遍Trg的值大于0.66。class (I-A)化合物Trg平均值为0.69 (±0.01)，而class (I-B) 化合物Trg平均值为0.70 (±0.03)。class III化合物具有最大Trg的平均值，0.73 (±0.04)。但三类化合物的Trg值并没有特别大的差异。当然，具体到某一个化合物也有一些特例。
Nicole Wyttenbach等人研究了一些上市无定形固体分散体药物体这些药物大多属于class II和class III，分子量也比较接近目前新药的分子量。分子量越小的化合物其也Trg越小，但这个趋势也不是特别明显，如下图所示。这些药物Trg的平均值也高达0.76。对Nicole Wyttenbach文章中的所列的class II和class III化合物进行统计，其的Trg平均值也达到0.74。由此看来，2/3规则并不是特别适合有机分子，特别是新药化合物。
Reference:
Baird, Jared A., Bernard Van Eerdenbrugh, and Lynne S. Taylor. "A classification system to assess the crystallization tendency of organic molecules from undercooled melts." Journal of pharmaceutical sciences 99.9 (2010): 3787-3806.
Wyttenbach, Nicole, and Martin Kuentz. "Glass-forming ability of compounds in marketed amorphous drug products." European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 112 (2017): 204-208.
