​指一类特殊的同分异构现象。其特点是含有杂原子(如氮、氧或硫原子)的两个同分异构体，其结构差异仅在于质子和相应的双键的迁移，且这两个异构体共存于一个平衡体系中，以相当高的速率互相变换着。酮-烯醇互变异构是较普遍的现象，它可以被酸或碱所催化。

互变异构可被以下因素催化:

碱--去质子化 → 生成离域的阴离子，如烯醇负离子 → 发生在相邻位置的质子化酸--质子化 → 生成离域的阳离子 → 发生在相邻位置的去质子

互变异构(tautomerism)

某些有机化合物的结构以两种官能团异构体互相迅速变换而处于动态平衡的现象。例如，乙酰乙酸乙酯是酮式和烯醇式的平衡混合物:

在乙酰乙酸乙酯中加入能与酮作用的足够试剂后，乙酰乙酸乙酯将全部以酮式起反应;同样，加入足够量的烯醇试剂后，则能全部以烯醇式起反应。酮式中的活泼亚甲基-CH2-由于同时受两个吸电子的羰基影响，其氢原子变得很活泼，容易作为氢离子离开，同时使活泼亚甲基的碳原子上的电子对发生共轭转移，负电荷落在内氧原子上。分子中的两个羰基的亲电子性能不同，酮的羰基亲电性较强，氧上容易带有负电荷，形成烯醇式结构。酮式和烯醇式迅速互相变换，互为变异构体。这两种异构体在低温(-78℃)时互变速率很慢，可将它们分开。此外，还有环已酮的酮式和烯醇式的互变异构现象等。

价互变异构:分子中某些成键电子重新组合产生的结构异构体,它包含原子的移动,但不是原子的迁移。

包括:

keto-enol tautomerism 酮-烯醇互变异构

phenol-keto tautomerism 酚-酮互变异构

imine-enamine tautomerism 亚胺-烯胺互变异构

ring-chain tautomerism 环-链互变异构

常见的互变异构包括:

酮 - 烯醇，例:丙酮。参见酮-烯醇互变异构。酰胺 - 亚胺酸，例:腈水解反应。内酰胺 - 内酰亚胺，杂环中的酰胺-亚胺酸互变异构，例:鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶。烯胺 - 亚胺烯胺 - 烯胺，例:磷酸吡哆醛催化的酶反应。

质子转移互变异构(Prototropic tautomerism)可以看作酸碱反应的一种，涉及质子的转移。

环内互变异构(Intra-annular tautomerism)是质子转移互变异构的一种，其中质子可以占杂环中的两个或多个位置，例如:1H-和3H-咪唑;1H-、2H-和4H-1,2,4-三唑;1H-和2H-异吲哚。

环-链互变异构(Ring-chain tautomerism)也是质子转移互变异构的一种，还伴随有化合物链状结构与环状结构的转化，例如葡萄糖的醛式和吡喃式。

价互变异构(Valence tautomerism)涉及化合物成键电子的迅速重组，例如瞬烯以及某些杂环化合物中存在的链状-环状互变，如叠氮化物 - 四唑。价互变异构体与共振结构和内消旋化合物不同，涉及化合物的分子结构是不同的。