ケト-エノール互変異性は上記のプロトン互変異性の反応式で X = Y = C, Z = O に当たるものである。 R₂−CH-C(=O)−R' で表される構造をケト型 (keto form) といい、R₂C=C(OH)−R' で表される構造をエノール型 (enol form) という。この関係を持つ互変異性体の一例としてアセトアルデヒド（ケト型）とビニルアルコール（エノール型）がある。炭素-酸素二重結合に対して炭素-炭素二重結合は相対的に不安定であり、一般的なカルボニル化合物では平衡は大きくケト型の方へと片寄っている。そのため、分光学的手法を用いてもエノール型を確認するのは通常不可能である。しかし、カルボニル基のα位のハロゲン化反応などが進行することからエノール型が微量ながらも存在していることが分かる。なお、1,3-ジカルボニル化合物（たとえばアセチルアセトンやアセト酢酸エチル）ではエノール型がカルボニル基と炭素-炭素二重結合の共役によって安定化されるため、平衡状態で充分な割合のエノール型が存在し核磁気共鳴分光法などで確認できる。 環状化合物ではこの傾向はさらに強まり、1,3-シクロヘキサンジオンでは逆にエノール型のみが確認できる。また、1,2-ジカルボニル化合物も環状化合物ではかなりの割合でエノール型で存在する。
互変異性（ごへんいせい、英: tautomerism）は互変異性体（ごへんいせいたい、英: tautomer）を生じる現象である。互変異性体とは、それらの異性体同士が互いに変換する異性化の速度が速く、どちらの異性体も共存する平衡状態に達しうるものを指す。異性化の速度や平衡比は温度やpH、液相か固相か、また溶液の場合には溶媒の種類によっても変化する。平衡に達するのが数時間から数日の場合でも互変異性と呼ぶことが多い。互変異性と共鳴は表現は良く似ているもののまったく別の概念である。互変異性は化学反応であり、A  Bの表現で、2つの異なる化学種AとBが存在して、相互に変換されるのを表しているのに対し、共鳴は量子力学的な電子の配置の重ね合わせを表しており、A  Bの表現で、ある物質の真の構造がAとBの中間的な構造（共鳴混成体）であることを表している。互変異性はその異性化反応の形式からプロトン互変異性、核内互変異性、原子価互変異性、環鎖互変異性といくつかに分類される。代表的なものにケト-エノール異性がある。これはプロトン互変異性の一種である。
文治5年（1189年）、奥州合戦に勝利した源頼朝は9月22日に葛西清重を奥州総奉行に任命し、28日に鎌倉へ向けて帰還した。陸奥国内では奥州藤原氏に従属していた武士団が土地を没収されて、清重を始め多くの東国武士が地頭職を与えられた。一方で多賀城国府では在庁官人による国務運営が継続し、戦場とならなかった出羽国内陸部では旧来の在地豪族が勢力を保持しており、東国武士と在地勢力の間に軋轢が生じるようになる。12月になると、死んだはずの源義経や木曾義仲の子息、藤原秀衡の子息が同心して鎌倉へ進軍するという風説が流れた。翌年正月になると反乱の首謀者は、藤原泰衡の郎従で八郎潟東岸（現秋田県五城目町付近）を本拠とする大河兼任と判明する。兼任は前年の12月から義経と称して出羽国海辺庄に現れ、義仲の嫡男・朝日冠者（義高）と称して同国山北郡で挙兵するなど鎌倉方を撹乱していたが、「親類・夫婦の仇を討つのは通常のことであるが、未だ主人の仇を討った例はなく、その例を始める」として七千余騎の軍勢を率いて鎌倉に向けて進軍を開始する。その経路は河北、秋田城を経由して大関山（笹谷峠）を越えて多賀城国府へ出ようとするものであったが、八郎潟を渡る際に氷が突然割れて五千人余りが溺死したという。兼任は進路を変えて小鹿島、津軽方面に向かい、鎌倉方の由利維平、宇佐美実政を討ち取った。正月7日、兼任の弟で御家人となっていた忠季、新田三郎入道らから報告を受けた頼朝は軍勢を派遣することを決断し、相模以西の御家人に動員令が下された。8日、千葉常胤率いる東海道軍、比企能員率いる東山道軍が奥州に発向し、13日には追討使として足利義兼、大将軍として千葉胤正も出陣する。奥州に所領を持つ御家人、上野・信濃の御家人も次々に下向した。頼朝は個々の御家人が手柄を競って寡兵で敵に挑むのを戒め、兵力を結集して十分に準備を進めてから事に当たるよう指示を下した。兼任軍は津軽から陸奥中央部に進んで平泉に達し、奥州藤原氏の残党を配下に加えて一万騎に膨れ上がった。この形勢を見て多賀城国府の留守所も兼任に同調した。2月12日、兼任軍は栗原郡一迫（現栗原市）で足利義兼率いる鎌倉軍と激突するが、壊滅的打撃を受け敗走する。兼任は残存兵力500余騎を率いて衣川で反撃するが敗北し、北上川を越えて外ヶ浜と糠部の間にある多宇末井の懸橋近くの山に立て籠もったが、義兼らの急襲を受けて行方をくらました。兼任は花山、千福、山本など各地を転々とした後、亀山を越えて栗原に戻ったが、3月10日、栗原寺で錦の脛巾を着て金作りの太刀を帯びた姿を地元の樵に怪しまれ、斧で斬殺された。首実検は千葉胤正が行い、約3ヶ月に及んだ反乱は終息した。3月15日、頼朝は兼任に同意した多賀城国府の留守所に替えて、伊沢家景を留守職に任じた。以後の陸奥国は平泉周辺を基盤として軍事・警察を担う葛西清重と、多賀城国府を管轄する伊沢家景の二元的な支配体制となり、鎌倉幕府の勢力が浸透することになる。