肖莱马，是有机化学领域内一位卓越的理论家。他敢于向当时的权威挑战，勇于提出新问题、新观点，开拓新的理论思路。
有机化学是19世纪发展起来的，是一门新兴的科学。化学工业，特别是煤焦油、石油、染料、药物与基本有机合成工业不断发展，促使许多人开始研究贝采利乌斯李比希代理论”的成果而出现的。类型论从统一观点考察各种有机物，认为它们是从简单的氢、水、盐酸、氨以及沼气等物质中的氢原子被一个或几个其它有机基团所取代后而衍生出来的，并将有机物进而分为相应的几种类型。类型论虽然解释了有机物的一些典型反应，但由于这种理论没有考虑到各种原子在有机分子中的排列及结合方式（亦即其化学结构），所以随着有机化学现象的不断增加，这种理论开始显得狭窄起来。为了自圆其说，类型论的支持者们又引入了“混合类型”、“稠密类型”等发展了的概念，却仍然无法解释许多新的现象。
有机化学的进一步发展，要求将以前各自反映有机分子一个或几个单独侧面的种种理论联系起来，并把对原子基团的注意转向对有机分子中单独原子的注意，还要求对“分子”、“原子”、“分子量”、“原子量”、“当量”、“化合价”等概念作出明确区划。只有满足这些起码的要求，才能对化合物的结构进行分析，这些条件是在19世纪60年代初期才具备的。
拉尔与罗兰特于19世纪50年代提出区分原子、分子、原子量、分子量等概念方面的合理化建议，1860年得到科学界公认。几乎在同时，凯库勒与库帕在碳元素的化合价及碳原子结合成有机物方面提出了新的理论假说。他们提出的碳原子以四价结合成有机物分子链的假说，比以前的各种理论都有提高。但这种假说依然是不完备的，比如此时碳原子的四价是否等同还没有搞清；因此要将它应用于各种有机物的结构研究，还需要在实验上与理论上进行更大的努力。
上面是肖莱马之前的有机化学发展历程，旧的理论漏洞百出，新理论又不成熟。急需有人在混乱中完成理论上的突破，以新的统一的正确理论代替已经过时的旧理论。
肖莱马以脂肪烃为研究对象，首先从寻找其异构现象的正确解释入手，抓住解决问题的关健。而要解释具有同一化学组成和分子量的那些有机物之间的差异，就只有从其分子内原子排列方式的不同中寻找答案，这就需要化学结构理论的建立与发展。
肖莱马当时只不过是欧文斯学院化学实验室里的一名实验助手。但他并没有被化学权威们的理论所吓倒，决心向那些混乱的理论挑战。他批判的继承了前人的见解，此时他已经对煤焦油与石油馏份中的醇基氧化物进行过研究，对醇基氧化物和醇基的物理、化学性质都非常熟悉，所以他提出了与前人截然不同的观点。
在肖莱马以前，化学家们将脂肪烃的异构物按其形成过程而分为并列的两大族异构的系列：醇基与醇基氢化物。根据阿佛加德罗定律，它们的通用分子为cnH2n＋2。但化学家只是注意到了醇基与醇基氢化物之间在物理性质上的差异；对于它们的化学性质，很少有人研究过，这无疑是本阿佛加德罗末倒置。肖莱马机智地认识到了这一点。他认为判断两种有机物的异同，不应只着眼于它们的物理性质，他主张应着眼于它们的化学性质，两种有机物在同一试剂，同一条件作用后是否得出同一产物，才是判断两者是否相同的准则。因此，肖莱马对cnH2n＋2系列烷烃的化学性质第一个作了详细的系统研究。
肖莱马首先以cnH2n＋2系列的较高级成员为研究对象。在考察了直链烷烃中被化学家们当成互为异构的乙基-戊基（C2H5-C5H11）与氢化庚基（C7H5·H）以及二戊基（C5H11-C5H11）与氢化癸基（C10H21·H）这两对氢化物和基的化学反应及其衍生物特征，发现经过氯处理后，氢化庚基与乙基-戊基都得出同样的氯化庚基；而氢化癸基与二戊基都得出同样的氯化癸基。再以硫氢化钾（KSH）处理氢化庚基与乙基-戊基后，二者都得出同一产物：C7H15SH，它表现出硫醇的全部性质，具有同样的沸点。
经过反复实验后，肖莱马得到了同样的实验结果。于是他在论文中写道：“从这项研究的上述结果中，我大胆地作出结论说，在氢化物与基之间，至少在这个系列的较高级成员间，不存在化学上的区别。”同时他指出，至于两者在沸点上的差异，是由于分离技术所面临的暂时困难所造成的。
肖莱马在作出上述结论后，接着指出：“如果以上的这些观点是正确的，那有些重要问题就急需研究了。正如我已说过的，曾有人认为甲基与氢化乙基有不同的化学性状。那么C2H6以及C7H16之间化合物的性状又是如何的呢？只是这个系列的两个最低级的异构物得出的不同衍生物，还是另一些成员也表现出一种类似的异点，而哪一些成员没有这种区别，或者是否只是系列中的高级成员的这种区别开始逐渐变小呢？”
肖莱马为了解释这些不清楚的问题，开始专心致力于研究二甲基与氢化乙基的化学性质了。在1864年，他发表了《氯对甲基的作用》与《论甲基与氢化乙基的同一性》这两篇具有历史意义的论文。他精心地制备了纯度很高的试剂，严格地重复了以前弗兰克兰与柯贝尔所进行的氯对二甲基和氢化乙基的作用的实验，仔细地观察了实验中遇到的所有现象并予以详细的记录，又对实验产物进行了精密的分析，但却得出了与前两个人不同的结果。而高纯度的试剂、熟练的实验技巧、严格的实验步骤，证明了肖莱马所得结论的正确性。用肖莱马自己的话来说，他得出了“既是出人意料的，又是决定性的研究成果”。通过实验，他证明先前弗兰克兰与柯贝尔等人确认下来的所谓甲基（或二甲基）的氯化产物与氢化乙基的氯化产物，成分都同样主要是氯乙烷（C2H5Cl），一种沸点为11℃的无色液体；此外，还含有少量的沸点为64℃的二氯乙烷（C2H4Cl2）。
肖莱马得到了正确的实验结果后，满怀信心地在论文中得出结论说：“从这些实验中显而易见，就cnH2n＋2系列烃的较高级成员而言，在氢化物与基之间我先前证明的它们没有化学上的区别的理论，就是对这个族的低级异构物而言，也是有效。至于二甲基与氢化乙基在物理性质（如溶度）上的‘差异’，则可用所取原料之不纯来解释。如果用纯品，则他们将表现有严格的一致性。”
肖莱马的研究成果的发表，从根本上推翻了在他之前关于cnH2n＋2系列烃异构现象的全部假说，那些碳原子化合价互异的理论也就随之破产了。肖莱马第一个从实验中证实了碳的四个化合价的同一性；排除了以前假想的若干系列异构烷烃的存在，使异构系列得以简化。
肖莱马认为cnH2n＋2通式反映的烃只有一个系列，在这个系列各成员间的异构现象，就只能从碳的四个价等同原理出发，从碳、氢原子的不同排列方式中去寻求答案。通过这一思路，经研究后肖莱马认为乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）没有异构现象，只是从丁烷（C4H10）开始才产生了异构物：CH3CH2正丁烷CH2CH3，而戊烷（C5H12）则有三种异构物。随着碳原子数的递增，异构物数目剧增，这可以从理论上计算出来。比如C10H22有75种异构物，而C13H28则有802种。就这样，肖莱马对烷烃的异构现象作出了合理的理论解释。
后来，肖莱马对脂肪醇系列的异构现象进行研究指出，醇系列中异构的伯醇、仲醇和叔醇，可以通过氧化法从其氧化产物中来鉴定。伯醇氧化的最初产物是醛，进一步氧化就得到了酸。仲醇氧化得到酮，叔醇氧化和酮酸进一步氧化一样。依靠这个原理，就得以确定一些未知醇的化学结构。肖莱马第一个从杂醇油中分离出伯丙醇。他在这方面的工作表明，一元醇系列的异构现象不仅仅取决于醇基本身的异构，还取决于羟基（OH）在醇基上的不同位置。例如，肖莱马认为丙醇（C3H7OH）应有两种异构物——伯丙醇与仲丙醇：CH3CHCH3异丁烷CH2。
肖莱马成功地得到了伯丙醇，这就通过实验证实了自己理论观点的正确性。另外，肖莱马通过自己坚持不懈的研究，还确定了烷、醇类化合物其它一些异构物的结构。例如，他确定了正辛醇是：CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2OH；仲辛醇是：CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH（OH）-CH3；正己烷是：CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3；“二异丙基”是：CH3-CH（CH3）-CH（CH3）-CH3等等。
肖莱马的这些工作引起了化学观念上的革命性变革。从化学史的角度来分析，它至少引出了下列三点直接后果：（1）合理的解释了有机物的异构现象，使此前虚构的复杂异构系列得以简化，进一步充实了凯库勒-库帕的假说，并使之得到有效的应用；（2）通过实验方法，证实了碳原子四个化合价的同一性，给了类型论以致命一击，为原子结合理论扫清了前进道路上的重要障碍；（3）为建立正确的化学结构式与命名法提供了有力的科学基础，并通过合成途径制得理论上预见的未知物而表明原子结合理论的正确有效性，促进了该理论的定型化。
