A.2，2-二甲基丙醇和2-甲基丁醇，分子式相同，含有相同数目的羟基，但结构不同，互为同分异构体，故A不选；

B．苯甲醇和对甲基苯酚，分子式相同，但一个属于醇一个属于酚，其结构不同，互为同分异构体，故B不选；

C.2-甲基丁烷和戊烷，分子式相同，属于碳链异构，互为同分异构体，故C不选；

D．乙二醇和丙三醇的分子式不同，所以不是同分异构体，故D选；

故选D．