A．间二甲苯和乙苯是分子式相同，结构不同的化合物，互为同分异构体，故A错误； B．2-甲基2，4-己二烯和3，4-二甲基-1-戊炔分子式相同，结构不同的化合物，互为同分异构体，故B错误；C．2，2，3-三甲基戊烷和3-乙基己烷分子式相同，结构不同的化合物，互为同分异构体，故C错误；D．2-甲基丙烯酸和甲酸正丙酯分子式不同，不属于同分异构体，故D正确．故选D．
