CREST质子化、去质子化与互变异构

质子化不是给相同XYZ只改一个电荷数字：本例会增加或移除一个H。互变异构保持组成和电荷，通过氢的位置和成键方式变化生成候选结构。

1. 下载与提交#

下载完整实操包，按构象搜索入门提交：

unzip crest-small-workflows-wave204.zip -d crest-charge
cd crest-charge
sbatch job.slurm

环境为官方预编译CREST3.0.2与xTB6.7.1，本篇三组使用默认tblite GFN2计算器，分析使用sisl0.16.4模块内Python。CPU分区可用时提交，每组2线程。

2. 乙醇质子化与去质子化#

以下命令由作业内的流程执行，输入是中性乙醇C₂H₆O：

crest input.xyz --gfn2 --protonate -T 2

质子化输出C₂H₇O⁺，增加一个H，结果写入protonated.xyz。不要先把输入电荷随意设成+1，再把程序自动质子化当成相同过程。

head cases/ethanol-protonate/protonated.xyz

去质子化：

crest input.xyz --gfn2 --deprotonate -T 2

输出C₂H₅O⁻，减少一个H，写入deprotonated.xyz。

head cases/ethanol-deprotonate/deprotonated.xyz

3. 乙醛互变异构#

包内乙醛是自建的7原子C₂H₄O结构：

7
Own acetaldehyde initial structure, Angstrom
C -0.65 1.35 0.0
C 0.00 0.00 0.0
O 1.21 0.00 0.0
H -0.56 -0.94 0.0
H -1.73 1.22 0.0
H -0.40 1.95 0.89
H -0.40 1.95 -0.89

crest input.xyz --gfn2 --tautomerize -T 2
head cases/acetaldehyde-tautomer/tautomers.xyz

输入会先优化。最终tautomers.xyz保留相同组成的互变异构候选，本例得到2个结构，电子能量跨度约5.73kcal/mol。比较时应一起查看氢的位置、重原子成键与能量，不能只凭文件名判定结构。

4. 查看数据，注意比较对象#

cat analysis/cases.csv
cat analysis/ENSEMBLES.json
cat analysis/SUMMARY.json

可以在相同组成、电荷和计算设置下比较候选的相对电子能量。不同电荷、不同H数量的绝对能量不能直接相减当作pKa或完整质子化自由能；这还需要一致的反应式、质子参照、溶剂和热力学修正。本例是操作参考，不预测溶液酸碱平衡或反应速率。