兩種分子可以有相同的化學式，但性質卻截然不同。乙醇和二甲醚的化學式都是C₂H₆O。乙醇是一種液體，溶於水後會使人醉酒。二甲醚是一種氣體，用作推進劑。它們擁有相同的原子，但排列方式不同。它們是異構體。化學式告訴你分子包含哪些元素，而分子結構告訴你分子的功能。
異構體有多種類型。結構異構體的差異在於原子連接方式。丁烷和異丁烷就是結構異構物。立體異構體有相同的連接方式，但空間排列不同。順反異構體的差異在於雙鍵或環周圍的幾何構型。對映異構體互為鏡像，不能重疊，就像左手和右手一樣。它們可能具有截然不同的生物效應。沙利度胺就是一個經典的警示案例：一種對映異構體用於治療懷孕反應，而另一種則會導致出生缺陷。
異構現像在藥物設計中至關重要。藥物必須具有適當的結構才能針對其作用標靶。錯誤的異構體可能無效甚至有害。監管機構現在要求藥物生產商對每種異構體進行單獨的表徵和測試。
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