肖萊馬在研究丙烷衍生物時，發現了一種將仲醇化合物變為伯醇化合物的反應規律。這個反應後來在物質的有機合成中得到了廣泛的應用。在闡述實現這一反應的關鍵點時，肖萊馬指出：“這是由於以氫取代仲碘化物中的碘，並將氯作用於此得到的烴，由此而形成伯氯化物的結果。”肖萊馬以仲丙醇變成為伯丙醇為例進行了分析：首先將仲丙醇變成仲碘丙烷，使後者經加氫反應還原成正丙烷。再以氯作用於正丙烷，形成α－氯丙烷，最後再以醋酸鹽處理α－氯丙烷，最終得到正丙醇。
自從1860年貝特羅指出甘露糖醇是一種大元醇，給出其分子式C6H8（OH）6以來，化學家們並不清楚分子式中的C6H8是從哪一種己烷所衍生出來的，因為它存在五種異構排列，故一時無法斷定甘露糖醇的化學結構。第二年，艾倫邁將此醇用碘化氫還原，並用鋅與水作用於碘己烷，得到了氫化己基，但他仍然沒能得出此醇的化學結構。肖萊馬對此研究後認為，艾倫邁得到的“氫化己基”就是正己烷（CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3），這樣，甘露糖醇的結構也就得到了解決。
從以上的簡要敘述中可以看出，肖萊馬從19世紀60年代以後，對於烴類化學物質與醇類化學物質以及它們的衍生物進行了開創性研究，大大充實了有機化學這門新興學科的內容，完成了不少重要的科學發現。他基於廣泛的實驗而掌握了眾多的科學資料，在對這些資料進行總結時，他的研究就進入了有機化學的理論領域。在這個領域內，正如他在實驗領域內的其他方麵，同樣取得了重大成就。
卓越的有機化學理論家
在有機化學實驗領域內取得了偉大成就的肖萊馬，並沒有由於自己的種種發現而停步不前，而是在每一項發現之後都要尋根問底地思索它們在理論上的意義。因此他是有機化學領域內一位卓越的理論家。他在自己的論文中，敢於向當時的權威挑戰，勇於提出新問題、新觀點，開拓新的理論思路。
有機化學作為一門新興的科學，是在19世紀發展起來的。化學工業，特別是煤焦油、石油、染料、藥物與基本有機合成工業的發展刺激了對有機化學的研究，而有機合成、有機分析的發展又為有機化學提供了豐富的實際資料，所以新的發現接連不斷。有機化學的發展所提供的這些豐富的實踐資料逐漸增多，就要求人們從理論上加以概括，以便於從中找到規律性的東西，從而進一步指導有機化學的實踐領域。而且也隻有這樣，有機化學這門新興的學科才能成為一門真正的科學。
在這方麵，早在19世紀前期就有許多化學家進行了初步的探索。一開始是貝采裏烏斯把無機化學中的電化學理論照搬到有機化學方麵，建立起所謂的“二元論”。他認為有機物像無機物一樣，也可以分為正電與負電兩部分，並以此解釋了一些反應。但在實際應用中，這一理論與許多事實相矛盾，於是李比希繼而提出“基團理論”，認為有機化學是研究一些原子所構成的“基團”的化學。用這一理論，他解釋了一些事實，但同樣存在著相當的缺陷。
1834年，杜馬關於鹵素（如氯）對有機基團中氫的取代作用的發現，給予了以上兩種理論以極大的衝擊。
為克服先前理論的缺陷並吸收杜馬的“取代理論”的成果，“類型論”
進而出現在有機化學界。類型論從統一觀點考察各種有機物，認為它們是從簡單的氫、水、鹽酸、氨以及沼氣等物質中的氫原子被一個或幾個其他有機基團所取代後而衍生出來的，並將有機物進而分為相應的幾種類型。類型論成功地解釋了有機物的一些典型反應，對有機化學理論的發展起到了很大的促進作用。但由於這種理論沒有考慮到各種原子在有機分子中的排列及結合方式（亦即其化學結構），所以隨著有機化學現象的不斷增加，這種理論開始顯得狹窄起來。為了自圓其說，類型論的支持者們又引入了“混合類型”、“稠密類型”等發展了的概念，卻仍然無法對許多新的現象加以解釋。
有機化學的進一步發展，要求將以前各自反映有機分子一個或幾個單獨側麵的種種理論聯係起來，並把對原子基團的注意轉向對有機分子中單獨原子的注意，即要求轉向對原子間的相互關係、排列方式的注意。與此同時，還要求對“分子”、“原子”、“分子量”、“原子量”、“當量”、“化合價”等概念作出明確區劃，因為如果連某個分子含有多少個原子或某種元素以幾價化合還搞不清楚，就更談不上對原子排列的認識了。而隻有滿足這些起碼的要求，才能對化合物的結構進行分析，這些條件是在19世紀60年代初期才具備的。