¿Cómo determinar el número de isómeros estructurales?

Que yo sepa, no existe una fórmula directa. Evidentemente, hay tendencias muy generales, pero no lo suficientemente precisas como para saber el número de isómeros.

Si necesitas decidir cuántos isómeros tiene algo, te sugiero que lo hagas manualmente o utilices un programa como éste: http://www-jmg.ch.cam.ac.uk/tools/isomercount/

Esto es un comienzo hacia una respuesta parcial, pero traté de contar los isómeros de metano a través de nonano, y sólo moviendo los grupos metilo alrededor, cada "rama" es sólo 1 CH3. Me di cuenta de un patrón en el número de isómeros de 1 rama, 2 ramas, 3 ramas y 4 ramas. No sé qué tan precisos son estos números o qué tan bien se mantiene este patrón.

N   Straight    1 Branch    2 Branch    3 Branch    4 Branch
1          1           0           0           0           0
2          1           0           0           0           0
3          1           0           0           0           0
4          1           1           0           0           0
5          1           1           1           0           0
6          1           2           2           0           0
7          1           2           4           0           0
8          1           3           6           1           1
9          1           3           9           4           3

Podemos calcular el número de isómeros estructurales mediante el equivalente de doble enlace, es decir, utilizando la fórmula:

$$1+ \sum_i \frac{n_i (v_i - 2)}{2} $$

donde $n$ representa el número de átomos $i$ de una determinada valencia, y $v_i$ representa la valencia de estos átomos. Ejemplo:

$$\ce{C4H6}$: 1+ \frac{n_i (v_i - 2)}{2} = 1+ \frac{4(4-2)}{2}+\frac{6(1-2)}{2} \ = \frac{8-6}{2} +1 = 2 $$ Por tanto, el compuesto puede contener dos dobles enlaces o un triple enlace y hay dos posibles isómeros.