Теория химического строения органических веществ была сформулирована А. М. Бутлеровым в 1861 году

У этой теории четыре положения:

· Атомы в молекуле соединены в определённой последовательности в соответствии с их валентностью. Эта последовательность называется химическим строением. Углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен, а его атомы способны соединяться друг с другом, образуя различные цепи. Порядок соединения атомов в молекулах может быть отображен при помощи структурных формул.

· Свойства веществ определяются не только их качественным и количественным составом, но и порядком соединения атомов в молекуле, т.е. химическим строением вещества. Различное строение при одном и том же составе и относительной молекулярной массе вещества обуславливает явление изомерии. Вещества, имеющие один и тот же состав, но разное строение, называются изомерами.

· Свойства органических соединений зависят от взаимного влияния атомов и групп атомов в молекуле друг на друга. Наибольшее влияние оказывают атомы, непосредственно связанные друг с другом. Влияние атомов или групп атомов, не связанных непосредственно, ослабевает по мере их удаления друг от друга.

· Зная строение вещества, можно предположить его свойства. И наоборот, зная свойства вещества, можно предположить его строение.

              СН₃ - СН₂ - ОН этиловый спирт

   С₂Н₆О

               СН₃ - О - СН₃ диметиловый эфир

Основные положения современной теории строения

1. Свойства веществ зависят не только от их химического строения, но также и от их электронного и пространственного строения;

2. Вещества, которые имеют один и тот же качественный и количественный составы, но отличаются по своему строению и свойствам, называются изомерами, а явление существования таких веществ носит название изомерии;

СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₃                        СН₃ - СН - СН₃

                                                                         │

                                                                         СН₃

БУТАН (С₄Н₁₀)                              ИЗОБУТАН (С₄Н₁₀)

(t кип. = -11,7 С)                                                 (t кип. = - 0,5 С)

Объективными предпосылками ее появления явились: а) Введение в химию понятий о валентности и особенно, о четырехвалентности атома углерода, б) Введение понятия об углерод-углеродной связи. в) Выработка правильного представления об атомах и молекулах.

А.М. Бутлеров утверждал, что каждому веществу соответствует одна химическая формула: она характеризует все химические свойства вещества, реально отражает порядок химической связи атомов в молекулах. В последующие годы А.М. Бутлеров и его ученики осуществили ряд экспериментальных работ с целью проверки правильности предсказаний, сделанных на основе теории химического строения. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, изомеры пентана, ряд спиртов и др. По значимости для науки эти работы можно сравнить с открытием предсказанных Д.И. Менделеевым элементов (экабор, экасилиций,  экаалюминий).

Бутлеров говорил:

«Способность атомов соединяться друг с другом различна. Особенно интересен в этом отношении углерод, который, по мнению Августа Кекуле, является четырехвалентным. Если представить валентность в виде щупальцев, с помощью которых атомы связываются между собой, нельзя не заметить, что способ связи отражается на свойствах соответствующих соединений. Может быть, настало время, когда наши исследования должны стать основой новой теории химического строения веществ. Эта теория будет отличаться точностью математических законов и позволит предвидеть свойства органических соединений».