同分异构现象是指不同化学物种具有相同的分子式，但其原子的排列方式不同。这些物种称为同分异构体：它们所含各元素的原子数相同，但原子的连接方式或空间位置不同。同分异构现象表明，仅凭组成并不能唯一确定一个分子的身份或性质。同分异构现象主要分为构造异构和立体异构两类。(openstax.org)
构造异构
构造异构也常称为结构异构，是指异构体的构造不同，即连接其原子的化学键的连接次序和性质不同。这些差异可以涉及分子骨架、取代基的位置或官能团的类型。(goldbook.iupac.org)
常见的描述性分类包括：
- **骨架异构或碳链异构：**原子形成不同的骨架。丁烷 CH₃CH₂CH₂CH₃ 和 2-甲基丙烷 (CH₃)₃CH 的分子式均为 C₄H₁₀，但前者的碳骨架不分支，后者则有分支。
- **位置异构：**取代基或官能团在其他方面相似的骨架上所处的位置不同。例如，丙胺和异丙胺的区别在于氨基的位置不同。
- **官能团异构：**同一分子式对应不同的官能团。乙醇 CH₃CH₂OH 和二甲醚 CH₃OCH₃ 的分子式均为 C₂H₆O，但前者是醇，后者是醚。(openstax.org)
这些名称描述的是构造差异的具体类型，而非根本上不同的原理。在所有情况下，决定性的区别都是原子连接方式不同。仅仅把一条链画成不同的朝向，并不会产生另一种构造异构体。(openstax.org)
立体异构
立体异构是指化学物种具有相同的构造，但原子的三维空间排列不同。因此，有必要区分分子的连接方式与其空间结构。立体异构体可以根据彼此的镜像关系，以及使它们相互转化的分子运动来分类。(publications.iupac.org)
对映异构体与非对映异构体
对映异构体是互为镜像且不能重合的立体异构体。它们的存在与手性有关，手性也就是分子的“左右手”特征。在有机化学中，手性的一个常见来源是连接四个不同基团的四面体碳原子。例如，乳酸的中心碳原子连接着 H、OH、CH₃ 和 CO₂H，因此乳酸存在一对对映异构体。(openstax.org)
非对映异构体是彼此不构成对映关系的立体异构体。这一区分取决于异构体之间的关系：某个立体异构体既可能有一个对映异构体，也可能有多个非对映异构体。非对映异构包括双键两侧或环状结构中取代基相对排列的多种差异。(goldbook.iupac.org)
顺反异构与 E/Z 异构
顺反异构描述基团相对位置的差异，尤其是双键两侧及环中的位置差异。在 2-丁烯中，两个甲基可以位于碳碳双键的同一侧（顺式，cis），也可以位于相对的两侧（反式，trans）。这些排列属于立体异构，而不是构造上的差异。(openstax.org)
对于适用的双键，更具普遍性的E/Z 命名法依据卡恩–英戈尔德–普雷洛格规则，确定双键两端各取代基的优先顺序。如果优先级较高的基团位于同一侧，构型为 Z；如果位于相对的两侧，构型为 E。由于优先级由一套严格的排序规则决定，E/Z 描述符并不能在所有情况下与*顺式/反式（cis/trans）*互换。(goldbook.iupac.org)
构象与构型
构象是通过绕形式上的单键旋转而得到的空间排列；广义用法还包括某些其他分子重排。烷烃通常存在多种能够快速相互转化的构象。尽管原子的连接方式保持不变，这些排列的能量却不一定相同。(goldbook.iupac.org)
构象差异不同于构型差异，后者的例子包括稳定四面体立体中心的两个对映异构体之间的差异，以及适用的双键立体异构体之间的差异。构象与构型的区分关注的是相互转化，而对映异构体与非对映异构体的区分关注的是空间结构之间的关系。这是描述立体异构的两种互补方式。(old.iupac.org)
互变异构与共振
互变异构是易于相互转化的不同形式之间的异构现象，这些形式称为互变异构体。一个常见例子是酮–烯醇互变异构，其中氢的连接位置发生改变，双键的位置也随之改变。互变异构体是不同的构造形式，彼此之间往往处于化学平衡状态。互变异构并非在成键方式不变的情况下，仅仅发生旋转或形变。(goldbook.iupac.org)
互变异构体还必须与共振（化学）中的贡献结构区分开来。共振贡献结构是共同用于描述同一分子实体电子结构的不同表示方式；它们并不是可以相互转化的独立异构体。同分异构涉及不同的原子排列，而共振描述的是同一物种内部的电子离域。(goldbook.iupac.org)
性质差异与生物相互作用
构造异构体是不同的化合物，即使具有相同的分子式，也可能具有不同的性质。骨架、官能团或官能团位置的改变，都可能改变其化学行为。因此，如果没有结构信息，仅凭分子式不足以确定一种化合物。(openstax.org)
对映异构体是一种特殊情况。在相同的非手性条件下，它们具有相同的一般物理性质，但会使平面偏振光的偏振面向相反方向旋转相同的角度。它们与手性环境的相互作用则可能不同。这一区别在生物化学中十分重要，因为酶和其他生物结合位点能够区分分子的手性，从而对不同的对映异构体产生不同的生物响应。(openstax.org)