chemical-file-converter

name	chemical-file-converter
description	化学文件格式转换工具。支持 .xyz, .gjf (Gaussian), .mol, .sdf, .pdb, .mol2 等格式互转。使用 Open Babel 或 RDKit 进行转换。当用户提供化学文件并要求转换格式、生成不同格式的文件、或提到文件转换时触发。

Chemical File Converter

化学文件格式转换技能，支持多种常见化学文件格式之间的互转。

支持的文件格式

格式	扩展名	说明
XYZ	.xyz	简单坐标格式，包含原子类型和 3D 坐标
Gaussian Input	.gjf, .com	Gaussian 计算输入文件
MDL Molfile	.mol	单个分子的 2D/3D 结构
Structure Data	.sdf, .sd	多个分子的结构数据文件
Protein Data Bank	.pdb	生物大分子结构
Tripos Mol2	.mol2	Tripos 分子格式
SMILES	.smi, .smiles	线性分子表示
CML	.cml	化学标记语言 (XML)
MOPAC	.mop, .zmt	MOPAC 输入文件

使用方法

对话框中使用

用户可以直接上传文件并要求转换：

把这个 xyz 文件转成 gjf 格式
将 molecule.mol 转换为 .sdf 格式
帮我生成 Gaussian 输入文件，用 B3LYP/6-31G* 方法
把 pdb 文件转成 xyz 坐标
批量转换这些文件为 .mol2 格式

命令行使用

# 基本转换
python3 scripts/convert_chemical.py input.xyz -o output.gjf

# 指定输出格式
python3 scripts/convert_chemical.py input.mol --format sdf

# 批量转换
python3 scripts/convert_chemical.py *.xyz --output-dir ./converted

# Gaussian 输入文件（指定方法和基组）
python3 scripts/convert_chemical.py input.xyz -o output.gjf \
  --method B3LYP --basis 6-31G* --charge 0 --multiplicity 1

# 使用 Open Babel（如果可用）
python3 scripts/convert_chemical.py input.pdb -o output.xyz --use-openbabel

参数说明

参数	简写	说明	默认值
--input	-i	输入文件路径	必需
--output	-o	输出文件路径	自动生成
--format	-f	输出格式 (xyz/sdf/mol2/pdb/gjf 等)	从输出文件扩展名推断
--output-dir	-d	输出目录（批量模式）	当前目录
--method	-m	Gaussian 计算方法	B3LYP
--basis	-b	Gaussian 基组	6-31G*
--charge		分子电荷	0
--multiplicity		自旋多重度	1
--link0		Gaussian Link0 命令（如 %mem=4GB）	自动
--use-openbabel		强制使用 Open Babel	自动检测
--use-rdkit		强制使用 RDKit	自动检测

工作流程

1. 文件上传和识别

用户上传化学文件后，自动识别文件格式：

# 根据扩展名识别格式
.xyz → xyz
.gjf/.com → gaussian
.mol → mdl
.sdf → sdf
.pdb → pdb
.mol2 → mol2

2. 格式转换

根据目标格式选择合适的转换引擎：

转换类型	推荐引擎	说明
xyz ↔ mol/sdf	RDKit	支持 3D 坐标
pdb ↔ xyz	Open Babel	生物大分子支持好
任意 → gjf	内置脚本	可自定义 Gaussian 参数
任意格式互转	Open Babel	支持 100+ 格式

3. Gaussian 输入文件生成

对于 .gjf 格式，可以自定义计算参数：

%chk=molecule.chk
%mem=4GB
%nproc=4
#p B3LYP/6-31G* opt freq

分子标题

电荷 多重度
原子坐标
...

输出示例

转换成功

$ python3 convert_chemical.py ethanol.xyz -o ethanol.gjf
✓ 已读取：ethanol.xyz (9 原子)
✓ 已生成：ethanol.gjf (Gaussian 输入，B3LYP/6-31G*)

批量转换

$ python3 convert_chemical.py *.mol --output-dir ./sdf_output
✓ 已转换：mol_1.mol → sdf_output/mol_1.sdf
✓ 已转换：mol_2.mol → sdf_output/mol_2.sdf
✓ 已转换：mol_3.mol → sdf_output/mol_3.sdf
完成：3/3 成功

Gaussian 文件定制

$ python3 convert_chemical.py input.xyz -o custom.gjf \
  --method wB97XD --basis def2TZVP --charge -1 --multiplicity 2 \
  --link0 "%mem=8GB,%nproc=8"
✓ 已生成：custom.gjf (wB97XD/def2TZVP, 阴离子，双重态)

依赖

必需依赖

pip install rdkit

可选依赖（推荐安装）

# Open Babel（支持更多格式）
conda install -c conda-forge openbabel
# 或
pip install openbabel-wheel

# ASE（原子模拟环境，支持更多量子化学格式）
pip install ase

检查安装

# 检查 RDKit
python3 -c "from rdkit import Chem; print('RDKit OK')"

# 检查 Open Babel
obabel -L formats | head -20

# 检查 ASE
python3 -c "import ase; print('ASE OK')"

文件格式详解

XYZ 格式

9
乙醇分子
C     0.000000     0.000000     0.000000
C     1.500000     0.000000     0.000000
O     2.000000     1.200000     0.000000
H    -0.300000    -1.000000     0.000000
...

Gaussian (GJF) 格式

%chk=molecule.chk
%mem=4GB
%nproc=4
#p B3LYP/6-31G* opt freq

乙醇优化和频率计算

0 1
C     0.000000     0.000000     0.000000
C     1.500000     0.000000     0.000000
O     2.000000     1.200000     0.000000
...

MDL Molfile 格式

  Mrv2014 01012021

  9  8  0  0  0  0            999 V2000
    0.0000    0.0000    0.0000 C   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
    1.5000    0.0000    0.0000 C   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
...
  1  2  1  0  0  0  0
  2  3  1  0  0  0  0
...
M  END

常见问题

Q: 转换后原子坐标变了？

A: 某些格式转换可能涉及坐标变换（如内坐标↔笛卡尔坐标）。使用 --use-openbabel 通常能保持坐标一致。

Q: Gaussian 文件无法运行？

A: 检查：

• Link0 命令格式（%mem, %nproc）
• 方法和基组名称是否正确
• 电荷和多重度是否合理
• 原子坐标格式（Gaussian 使用笛卡尔坐标）

Q: 批量转换时部分文件失败？

A: 检查失败文件的格式是否正确。某些文件可能包含不支持的原子类型或格式错误。

Q: 如何转换大分子（蛋白质）？

A: 对于 PDB 文件，建议使用 Open Babel 或 ASE：

obabel protein.pdb -o xyz -O protein.xyz

与其他化学技能配合

与 mol_2d_viewer 配合

# 1. 转换格式
python3 scripts/convert_chemical.py input.xyz -o output.mol

# 2. 生成 2D 结构图
python3 ../mol-2d-viewer/scripts/mol_2d_viewer.py --input output.mol --output structure.png

与 mol_3d_viewer 配合

# 1. 从 Gaussian 文件提取坐标
python3 scripts/convert_chemical.py input.gjf -o output.xyz

# 2. 生成 3D 可视化
python3 ../mol-3d-viewer/scripts/mol_3d_viewer.py --smiles "CCO" --output ethanol_3d

与 iupac_to_smiles 配合

# 1. 从文件提取 SMILES
python3 scripts/convert_chemical.py input.mol -o output.smiles

# 2. 转换名称为 SMILES
python3 ../iupac-to-smiles/scripts/iupac_to_smiles.py --name "ethanol" --output name_result.json

注意事项

• ✅ 自动检测引擎 - 优先使用 RDKit，失败时尝试 Open Babel
• ✅ 保持 3D 坐标 - 转换时保留原始 3D 几何结构
• ✅ Gaussian 定制 - 支持自定义方法、基组、电荷、多重度
• ✅ 批量转换 - 支持通配符和目录批量处理
• ⚠️ 格式限制 - 某些格式不支持 3D 坐标（如 SMILES）
• ⚠️ 大分子处理 - PDB 文件建议使用 Open Babel
• ⚠️ 键信息丢失 - XYZ→MOL 转换可能需要推断化学键

错误处理

错误	说明	解决方案
Format not supported	不支持的格式	检查扩展名，使用 --format 明确指定
RDKit error	RDKit 转换失败	尝试 --use-openbabel
Open Babel not found	未安装 Open Babel	安装：conda install openbabel
Invalid Gaussian parameters	Gaussian 参数错误	检查方法和基组名称
File read error	文件读取失败	检查文件编码和格式

技术实现

转换引擎选择

1. RDKit - 优先用于小分子有机化合物
2. Open Babel - 用于大分子、无机化合物、特殊格式
3. ASE - 用于量子化学格式（VASP, Quantum ESPRESSO 等）
4. 内置解析器 - 用于 Gaussian 输入文件生成

坐标处理

• XYZ 格式 - 直接读取/写入笛卡尔坐标
• MOL/SDF - 使用 RDKit 解析键级和立体化学
• PDB - 处理残基、链、异原子记录
• GJF - 解析 Link0 命令和路由部分

性能参考

分子大小	转换时间 (RDKit)	转换时间 (Open Babel)
小分子 (<20 原子)	<0.1s	<0.2s
中等分子 (20-50 原子)	0.1-0.5s	0.2-1s
大分子 (50-200 原子)	0.5-2s	1-5s
蛋白质 (>200 原子)	不支持	5-30s

输出文件位置

默认输出到输入文件同目录，或使用 --output-dir 指定：

python3 scripts/convert_chemical.py input.xyz -o ./output/converted.gjf

对于飞书兼容性，建议输出到白名单目录：

• ~/.openclaw/media/chemical-converter/
• ~/.openclaw/workspace/