A.2,2-二甲基-1-丙醇和2-甲基-2-丁醇的分子式都为C5H120,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.1,3-丁二烯和1-丁炔的分子式都为C4H6,是分子式相同,结构不同的化合物,互为同分异构体,故B错误;C.2-甲基丁烷和戊烷的分子式都为C5H12,是分子式相同,结构不同的化合物,互为同分异构体,故C错误;D.乙二醇和丙三醇的分子式分别为C2H602,C3H803,分子式不同,不属于同分异构体,故D正确.故选D.