一个自动做批量构象搜索的脚本(调用xtb、crest结合Molclus中的isostat)

Senn

因为本人的研究时常要做构象搜索，参考群主的文章：使用Molclus结合xtb做的动力学模拟对瑞德西韦(Remdesivir)做构象搜索 - 量子化学 (Quantum Chemistry) - 计算化学公社 (keinsci.com)
对每个分子一步步做操作很繁琐，尤其是很多个分子都要算的时候
所以写了两个脚本，一个是对单个结构做计算，一个是对文件夹里的所有.xyz文件做计算
需要调用xtb、crest和molclus里的isostat工具，安装参考前面的文章
这里将isostat拷贝到工作文件夹中，加上md.inp（内容参考群主的文章）就可以使用

大概流程是先调用xtb跑动力学模拟，再通过crest调用xtb做批量结构优化，再通过群主的isostat工具做去重和排序，再通过更高精度的结构优化和去重排序
计算级别：跑MD用的是gfnff，因为测试gfn0老容易出现断键、反应的情况，gfnff精度也够用。第一次结构优化是真空下的gfnff，可以改成gfn0，第二次是gfn2在隐式水模型下
调用方式：通过chmod +x ./CS.sh命令加上权限后，通过./CS.sh filename.xyz计算单个结构的构象搜索
也可以通过./CS_batch.sh filename调用文件夹filename中所有的.xyz挨个计算，最后结果和中间文件会通过创建文件夹md、opt1、opt2和results进行分类保存
脚本做了详细标注，所以很容易修改计算关键词，改流程等等。

CS.sh：

1. #!/bin/bash
   
2. set -euo pipefail
   
3. 
   
4. # 检查输入参数
   
5. if [ $# -ne 1 ]; then
   
6.     echo "用法: $0 <xyz文件>"
   
7.     echo "示例: $0 molecule.xyz"
   
8.     exit 1
   
9. fi
   
10. 
    
11. xyz_file=$1
    
12. inp_file="md.inp"  # 自动使用当前目录下的md.inp文件
    
13. 
    
14. # 检查文件是否存在
    
15. if [ ! -f "$xyz_file" ]; then
    
16.     echo "错误: XYZ文件 $xyz_file 不存在"
    
17.     exit 1
    
18. fi
    
19. 
    
20. if [ ! -f "$inp_file" ]; then
    
21.     echo "错误: INP文件 $inp_file 不存在"
    
22.     exit 1
    
23. fi
    
24. 
    
25. # 从xyz文件名提取基础名称(不含扩展名)
    
26. filename=$(basename "$xyz_file" .xyz)
    
27. md_dir="md_${filename}"
    
28. 
    
29. # 创建目录(如果不存在)
    
30. mkdir -p "$md_dir"
    
31. 
    
32. echo "开始执行xtb动力学模拟..."
    
33. echo "使用文件: $xyz_file 和 $inp_file"
    
34. echo "结果将保存在目录: $md_dir"
    
35. 
    
36. # 进入目录执行xtb
    
37. (
    
38.     cd "$md_dir" || exit
    
39.     xtb "../$xyz_file" --input "../$inp_file" --omd --gfnff
    
40. )
    
41. 
    
42. echo "模拟完成！结果保存在${md_dir}目录"
    
43. 
    
44. # 复制轨迹文件并创建opt目录
    
45. opt1_dir="opt1_${filename}"
    
46. mkdir -p "$opt1_dir"
    
47. mdtraj_file="mdtraj_${filename}.xyz"
    
48. 
    
49. # 复制并重命名轨迹文件
    
50. cp "${md_dir}/xtb.trj" "${opt1_dir}/${mdtraj_file}"
    
51. 
    
52. echo "开始执行CREST进行结构优化..."
    
53. echo "使用轨迹文件: ${mdtraj_file}"
    
54. 
    
55. # 在opt1目录中执行crest
    
56. (
    
57.     cd "$opt1_dir" || exit
    
58.     crest -mdopt "$mdtraj_file" -gfnff -opt normal -niceprint
    
59. )
    
60. 
    
61. echo "CREST第一次批量优化计算完成！结果保存在 ${opt1_dir} 目录"
    
62. 
    
63. # 复制crest_ensemble.xyz并重命名
    
64. cp "${opt1_dir}/crest_ensemble.xyz" "./isomers.xyz"
    
65. 
    
66. echo "开始使用isostat进行构象去重..."
    
67. echo "交互输入顺序: 1.回车 2.0.5 3.0.5 4.回车"
    
68. 
    
69. # 使用here document进行交互式输入
    
70. ./isostat <<EOF
    
71. 
    
72. 0.5
    
73. 0.5
    
74. 
    
75. EOF
    
76. 
    
77. echo "isostat第一次去重完成！"
    
78. 
    
79. # 移动isomers.xyz到opt1目录
    
80. mv "./isomers.xyz" "${opt1_dir}/isomers.xyz"
    
81. 
    
82. # 重命名cluster.xyz并创建opt2目录
    
83. cluster0_file="cluster0_${filename}.xyz"
    
84. opt2_dir="opt2_${filename}"
    
85. mkdir -p "$opt2_dir"
    
86. 
    
87. # 移动重命名后的cluster文件到opt2目录
    
88. mv "./cluster.xyz" "${opt2_dir}/${cluster0_file}"
    
89. 
    
90. echo "开始执行CREST第二次优化计算..."
    
91. echo "使用文件: ${cluster0_file}"
    
92. 
    
93. # 在opt2目录中执行crest
    
94. (
    
95.     cd "$opt2_dir" || exit
    
96.     crest -mdopt "$cluster0_file" -gfn2 -opt normal -g h2o -niceprint
    
97. )
    
98. 
    
99. echo "CREST第二次优化计算完成！结果保存在 ${opt2_dir} 目录"
    
100. 
     
101. # 第二次去重操作
     
102. # 复制crest_ensemble.xyz并重命名
     
103. cp "${opt2_dir}/crest_ensemble.xyz" "./isomers.xyz"
     
104. 
     
105. echo "开始使用isostat进行第二次构象去重..."
     
106. echo "交互输入顺序: 1.回车 2.0.5 3.0.5 4.回车"
     
107. 
     
108. # 使用here document进行交互式输入
     
109. ./isostat <<EOF
     
110. 
     
111. 0.5
     
112. 0.5
     
113. 298.15
     
114. 
     
115. EOF
     
116. 
     
117. echo "isostat第二次去重完成！"
     
118. 
     
119. # 移动isomers.xyz到opt2目录
     
120. mv "./isomers.xyz" "${opt2_dir}/isomers.xyz"
     
121. 
     
122. # 重命名cluster.xyz
     
123. cluster_file="cluster_${filename}.xyz"
     
124. mv "./cluster.xyz" "./${cluster_file}"
     
125. 
     
126. echo "最终构象结果保存在: ${cluster_file}"
     
127. 
     

复制代码

CS_batch.sh:

1. #!/bin/bash
   
2. set -euo pipefail
   
3. 
   
4. # 检查输入参数
   
5. if [ $# -ne 1 ]; then
   
6.     echo "用法: $0 <xyz文件夹>"
   
7.     echo "示例: $0 xyz_files"
   
8.     exit 1
   
9. fi
   
10. 
    
11. xyz_dir=$1
    
12. inp_file="md.inp"  # 自动使用当前目录下的md.inp文件
    
13. 
    
14. # 检查文件夹是否存在
    
15. if [ ! -d "$xyz_dir" ]; then
    
16.     echo "错误: XYZ文件夹 $xyz_dir 不存在"
    
17.     exit 1
    
18. fi
    
19. 
    
20. if [ ! -f "$inp_file" ]; then
    
21.     echo "错误: INP文件 $inp_file 不存在"
    
22.     exit 1
    
23. fi
    
24. 
    
25. # 创建主输出目录
    
26. mkdir -p md opt1 opt2 results
    
27. 
    
28. # 遍历xyz文件夹中的所有.xyz文件
    
29. for xyz_file in "$xyz_dir"/*.xyz; do
    
30.     # 从xyz文件名提取基础名称(不含扩展名)
    
31.     filename=$(basename "$xyz_file" .xyz)
    
32.    
    
33.     echo "开始处理文件: $xyz_file"
    
34.    
    
35.     # 创建各阶段目录
    
36.     md_subdir="md/md_${filename}"
    
37.     opt1_subdir="opt1/opt1_${filename}"
    
38.     opt2_subdir="opt2/opt2_${filename}"
    
39.    
    
40.     mkdir -p "$md_subdir" "$opt1_subdir" "$opt2_subdir"
    
41. 
    
42.     echo "开始执行xtb动力学模拟..."
    
43.     echo "使用文件: $xyz_file 和 $inp_file"
    
44.     echo "结果将保存在目录: $md_subdir"  # 修改此处，将md_dir改为md_subdir
    
45. 
    
46.     # 进入目录执行xtb
    
47.     (
    
48.         cd "$md_subdir" || exit
    
49.         xtb "../../$xyz_file" --input "../../$inp_file" --omd --gfnff
    
50.     )
    
51. 
    
52.     # 复制轨迹文件
    
53.     mdtraj_file="mdtraj_${filename}.xyz"
    
54.     cp "${md_subdir}/xtb.trj" "${opt1_subdir}/${mdtraj_file}"
    
55. 
    
56.     # 执行CREST第一次优化
    
57.     (
    
58.         cd "$opt1_subdir" || exit
    
59.         crest -mdopt "$mdtraj_file" -gfnff -opt normal -niceprint
    
60.     )
    
61. 
    
62.     cp "${opt1_subdir}/crest_ensemble.xyz" "./isomers.xyz"
    
63. 
    
64.     # 第一次isostat去重
    
65.     ./isostat <<EOF
    
66. 
    
67.     0.5
    
68.     0.5
    
69. 
    
70. EOF
    
71. 
    
72.     mv "./isomers.xyz" "${opt1_subdir}/isomers.xyz"
    
73.     cluster0_file="cluster0_${filename}.xyz"
    
74.     mv "./cluster.xyz" "${opt2_subdir}/${cluster0_file}"
    
75. 
    
76.     # 执行CREST第二次优化
    
77.     (
    
78.         cd "$opt2_subdir" || exit
    
79.         crest -mdopt "$cluster0_file" -gfn2 -opt normal -g h2o -niceprint
    
80.     )
    
81. 
    
82.     # 第二次isostat去重
    
83.     cp "${opt2_subdir}/crest_ensemble.xyz" "./isomers.xyz"
    
84.    
    
85.     ./isostat <<EOF
    
86. 
    
87.     0.5
    
88.     0.5
    
89. 
    
90. EOF
    
91. 
    
92.     mv "./isomers.xyz" "${opt2_subdir}/isomers.xyz"
    
93.     # 移动最终结果到results目录
    
94.     cluster_file="results/cluster_${filename}.xyz"
    
95.     mv "./cluster.xyz" "$cluster_file"
    
96. 
    
97.     echo "文件 $xyz_file 处理完成！最终结果保存在: $cluster_file"
    
98. done
    
99. 
    
100. echo "所有文件处理完成！"

复制代码

influenza

感谢楼主好东东！问一下，在哪里指定体系的电荷和自旋多重度信息？

Senn

influenza 发表于 2025-7-10 10:18
感谢楼主好东东！问一下，在哪里指定体系的电荷和自旋多重度信息？

才看到不好意思哈，执行xtb和执行crest的关键词那里设置，关键词是chrg和uhf   比如xtb的话就是 --chrg 0 --uhf 0， crest就是  -chrg 0 -uhf 0

895098540wkw

Senn 发表于 2025-7-28 19:34
才看到不好意思哈，执行xtb和执行crest的关键词那里设置，关键词是chrg和uhf   比如xtb的话就是 --chrg 0 ...

请问我在执行crest时定义了uhf 2,算三线态，但是就报错，请问是什么原因呀？

Command line input:
$ crest xtbopt.xyz --gfn2 --chrg 0 --uhf 2 --ewin 10 --mdlen 5 --noreftopo
  --gfn2               : Use of GFN2-xTB requested.
  --chrg 0
  --uhf 2
  --ewin 10
  --mdlen 5 (MD length in ps)

> Setting up backup calculator ... done.
...
...
Generating MTD length from a flexibility measure
------------------------------------------------
Calculating GFN0-xTB WBOs   ... done.
Calculating NCI flexibility ...forrtl: severe (24): end-of-file during read, unit -5, file Internal List-Directed Read
Image              PC                Routine            Line        Source            
crest              0000000000BE995B  Unknown               Unknown  Unknown
crest              0000000000BE8F8B  Unknown               Unknown  Unknown
crest              0000000000B74DA2  gfnff_setup_mod_m         227  gfnff_setup.f90
crest              0000000000B74338  gfnff_setup_mod_m          78  gfnff_setup.f90
crest              0000000000B4AE93  gfnff_interface_m         220  gfnff_interface.f90
crest              00000000004EB356  gfnff_api_mp_gfnf          67  gfnff_api.F90
crest              00000000007C3B4B  nciflexi_gfnff_           252  flexi.F90
crest              00000000007EE58E  nciflexi_                 254  legacy_wrappers.f90
crest              000000000074D6C3  md_length_setup_           67  choose_settings.f90
crest              000000000057BEC2  crest_search_imtd          77  search_conformers.f90
crest              00000000008AC04B  MAIN__                    237  crest_main.f90
crest              000000000040A1FD  Unknown               Unknown  Unknown
libc.so.6          00001536B52295D0  Unknown               Unknown  Unknown
libc.so.6          00001536B5229680  __libc_start_main     Unknown  Unknown
crest              000000000040A115  Unknown               Unknown  Unknown

SheldonHee

您好，请问crest在哪能下载呀

student0618

SheldonHee 发表于 2025-10-20 16:59
您好，请问crest在哪能下载呀

All options: https://crest-lab.github.io/cres ... /install_basic.html

precompiled binaries: https://github.com/crest-lab/crest/releases

王涛

student0618 发表于 2025-10-27 20:24
All options: https://crest-lab.github.io/crest-docs/page/installation/install_basic.html

precom ...

你好，这两个选项分别有什么不同呢？

student0618

王涛 发表于 2025-11-26 11:36
你好，这两个选项分别有什么不同呢？

All options 有3个选项，不同的安装方法

Precompiled binaries 是第一个选项，最简单的下载解压缩即用

王涛

student0618 发表于 2025-11-26 13:15
All options 有3个选项，不同的安装方法

Precompiled binaries 是第一个选项，最简单的下载解压缩即用

感谢感谢

王涛

帖主你好。请问如果是带电体系，需不需要从第一步xtb跑动力学模拟就加上chrg和uhf

Senn

王涛 发表于 2025-11-26 18:49
帖主你好。请问如果是带电体系，需不需要从第一步xtb跑动力学模拟就加上chrg和uhf

需要的

songjianping25

Senn 发表于 2025-11-27 15:39
需要的

ERROR STOP coord file does not exist.你好这个问题为什么?

songjianping25

student0618 发表于 2025-10-27 20:24
All options: https://crest-lab.github.io/crest-docs/page/installation/install_basic.html

precom ...

您好，现在，为什么crest读取不了xyz文件，说coord file does not exist. 我看crest文档是需要toml格式吗，你那边xtb分子动力学后的文件怎么可以让crest读取的。

student0618

songjianping25 发表于 2025-12-10 10:37
您好，现在，为什么crest读取不了xyz文件，说coord file does not exist. 我看crest文档是需要toml格式吗 ...

资讯不足无法判断，至少要说如何操作、基本检查当前目录及文件路径等。

Sob老师这帖 http://bbs.keinsci.com/thread-16255-1-1.html 文末有用crest 示例的。