Entre 1858 y 1861, A. Kekulé, A. Scott Couper y A. M. Butlerov, trabajando en forma independiente, sentaron las bases de una de las teorías más fundamentales en la química orgánica: la teoría estructural.

Esta teoría está integrada por dos ideas centrales:

  1. Los átomos de los elementos en los compuestos orgánicos pueden formar un número fijo de enlaces. La medida de esta capacidad se llama valencia. El carbono es tetravalente; es decir, los átomos de carbono forman cuatro enlaces. El oxígeno es divalente; los átomos de oxígeno forman dos enlaces. El hidrógeno y, por lo general, los halógenos son monovalentes; sus átomos forman sólo un enlace.

  1. Un átomo de carbono puede usar una o más de sus valencias para formar enlaces con otros átomos de carbono.

La importancia de la teoría estructural se puede apreciar si se considera un ejemplo simple. Estos son dos compuestos que tienen la misma fórmula molecular, C2H6O, pero estos compuestos tienen propiedades muy distintas. Un compuesto llamado éter dimetílico, es un gas a temperatura ambiente, el otro compuesto, llamado alcohol etílico es un líquido.

Como la fórmula molecular de estos compuestos es la misma, no se tiene base alguna para comprender las diferencias entre ellos. Sin embargo, la teoría estructural soluciona esta situación por medio de las fórmulas estructurales de los dos compuestos, debido a que sus fórmulas estructurales son diferentes.

Al observar las fórmulas estructurales de estos dos compuestos se revelan sus diferencias. Los dos compuestos difieren en su conectividad. Los átomos de alcohol etílico están unidos en una forma distinta a los del éter dimetílico. En el alcohol etílico existe un enlace C-C-O; en el éter dimetílico el enlace es C-O-C.