Мало того, она говорит: если атомы таких-то элементов, например углерода, водорода и кислорода, соединятся между собою в таком-то числе и в таком-то порядке, то должно образоваться такое-то вещество, обладающее такими-то свойствами. Исходя из простейших веществ, в которых строение ясно, химик, руководясь этой теорией, начинает создавать предположенное вещество, вводя в избранное простейшее — на место той или другой составной части — нужные для него элементы, и в результате получает именно то вещество, — которое предвиделось теорией, со всеми теми свойствами, которые последняя ему приписывала.
Бесчисленный ряд таких синтезов поставил теорию строения химических соединений на незыблемую почву опыта и факта.
Для исследований изомерных веществ Бутлеров воспользовался известным изобутиловым спиртом, который был выделен еще в 1852 году из сивушного масла. По своим химическим свойствам изобутиловый спирт близок к винному спирту. Бутлеров выбрал для исследования изобутиловый спирт потому, что он был наиболее доступным по цене и легко очищался от примесей.
Исходя из теории строения, можно было предвидеть существование бутилового спирта в четырех изомерных видоизменениях. Бутлеров дал этим четырем бутиловым спиртам названия нормального, первичного, вторичного и третичного. Вюрцевский спирт Бутлеров назвал нормальным бутиловым; существование остальных предстояло доказать.
К величайшему торжеству теории химического строения в 1863–1864 годах Бутлеров действием цинкметила на хлорангидрид уксусной кислоты получает триметилкарбинол — простейший и исторически первый третичный спирт. В то же время в других лабораториях были синтезированы вторичный бутиловый спирт, а затем и первичный. Основанные на теории химического строения первые предсказания Бутлерова оправдались самым блестящим образом: Бутлерову удалось не только показать существование изомерии спиртов, но и подтвердить правильность объяснения явления изомерии химическим строением молекул.
Вслед за тем, изучая производные триметилкарбинола, Бутлеров опубликовал не менее важное в истории органической химии исследование, в котором подобным же образом доказал изомерию открытого им изобутана с нормальным бутаном.
Разъяснение сущности чрезвычайно распространенного в органической химии и загадочного явления изомерии было столь блестящим торжеством Бутлерова и проводимых им теоретических воззрений, что, говоря о значении созданной им теории строения, великий русский ученый был вправе сказать:
«Повторяю, что химическое строение является настоящим объяснением причин изомерии. Мы можем прямо сказать, что вещества, содержащие одинаковые элементарные составные части и в одинаковом количестве, бывают различны потому, что зависимость движения между атомами этих составных частей распределена различно в различных случаях. Это все, что можно требовать ныне от химического объяснения. Само собой разумеется, что когда мы будем знать ближе натуру химической энергии, самый род атомного движения, когда законы механики получат и здесь приложение, тогда учение о химическом строении падет, как падали прежние химические теории, но, подобно большинству из них, оно падет не для того, чтобы исчезнуть, а для того, чтобы войти в измененном виде в круг новых и более широких воззрений. Что учение о химическом строении существует ныне законно, что оно отслужило уже не малую службу — доказательством те десятки тысяч фактов, которые были найдены именно благодаря этому учению и которые оно во множестве случаев сумело предсказать заранее. Чего же можно более требовать и ожидать от теории в такой науке, как химия, где мы еще далеки от совершенства теорий механических?»
Продолжая доставлять подтверждения своей теории экспериментальным путем, Александр Михайлович в то же время пользовался каждым случаем для ее пропаганды. Он объясняет свои воззрения на примерах и печатает ряд статей в иностранных журналах. В напечатанной в 1863 году Бутлеровым статье «О различных способах объяснения некоторых случаев изомерии» он разъясняет представителям двух противоположных лагерей — Кекуле и Кольбе, что, по существу, взгляды их во многом сходны и разнятся чаще всего лишь способами выражения в формулах.