Большую часть своей командировки А. М. Бутлеров провел во Франции, где работал в лаборатории известного химика А. Вюрца, основателя Парижского химического общества.
Во время пребывания в Германии А. М. Бутлеров посетил все лучшие немецкие лаборатории.
По возвращении в Казань А. М. Бутлеров в короткий срок перестроил лабораторию и приступил к выполнению первоклассных экспериментальных исследований. В 1861 году А. М. Бутлеров делает замечательное в истории химии открытие: он впер вые путем синтеза получает сахаристое вещество.
Уже этого открытия А. М. Бутлерова было бы достаточно, чтобы его имя сохранилось в истории химии. Однако эти исследования являются как бы вступительными к его дальнейшей замечательной научной деятельности. Одновременно с развертыванием его таланта как первоклассного экспериментатора А. М. Бутлеров проявил себя и как химик — теоретик.
Уже в конце 1858 года А. М. Бутлеров высказывает глубокие и смелые идеи в той области теоретической химии, перед проблемами которой в нерешительности и раздумье стояли признанные корифеи западноевропейской науки.
Утверждение Жерара о невозможности формулами выразить строение и связь атомов в молекуле продолжало господствовать в науке. В это самое время А. М. Бутлеров, глубоко убежденный в реальности атомов, совершенно точно и определенно высказывает твердое убеждение в возможности выражать формулами строение молекул.
К концу 1860 года теоретические размышления А. М. Бутлерова принимают вполне законченную форму. Во время второй заграничной командировки в 1861 году он вновь посещает все важнейшие научные центры Европы.
19 сентября 1861 года в Германии на съезде немецких врачей и натуралистов в г. Шпейере А. М. Бутлеров делает свой знаменитый доклад «О химическом строении веществ». В нем он развивает новые взгляды на строение органических соединений и впервые предлагает ввести термин «химическая структура», или «химическое строение», подразумевая под ним распределение связей отдельных атомов, образующих химическую частицу
Доклад А. М. Бутлерова был принят немецкими химиками очень холодно. Это не останавливает А. М. Бутлерова. По воз — вращении из‑за границы в Казань он пишет ряд статей, в которых более детально развивает свое новое учение о строении органических соединений. Если два вещества одинакового состава и молекулярного веса отличаются порядком сцепления атомов, то даже при одинаковой химической формуле состава они будут иметь различные физико — химические свойства, считал А. М. Бутлеров. Для подтверждения своих теоретических положений он вновь приступает к обширным экспериментальным исследованиям.