Предложение Лобачевского было получено в начале каникул. Оно осталось без движения, так как Клаус находился в отпуску. Ректор университета пока что просил у Лобачевского разрешения поручить Бутлерову преподавание физики и физической географии с климатологией студентам медицинского факультета. Преподавателя этих наук на факультете в это время не было.
Это ходатайство ректора Лобачевский удовлетворил, а в том же 1850 году физико-математическому факультету было разрешено поручить Бутлерову преподавание неорганической химии студентам первого курса естественного и математического разряда.
Этот момент в биографии Бутлерова имеет особенное значение — им определилась судьба Александра Михайловича как ученого не только формально, но и по существу.
Приняв назначение на должность преподавателя химии, Бутлеров покончил с вопросом о том, кем ему быть. А как только жизненное дело было выбрано, он со свойственной ему настойчивостью и серьезностью начал работу в избранной области.
Прежде всего молодой преподаватель принялся за глубокое, основательное изучение истории той науки, которой он намеревался посвятить свою жизнь и деятельность.
Основательное знакомство с историей органической химии во многих отношениях имело огромное для Бутлерова значение. Оно убедило его в законности и неизбежности непрестанного теоретического развития химии, подготовило к выработке самостоятельных теоретических воззрений, помогло ему наметить свою собственную программу жизни и работы.
Ближайшим следствием знакомства с историей избранной науки был выбор научной темы для магистерской диссертации, в которой Бутлеров поставил своей задачей привести в порядок собранные им факты и на основании критического их рассмотрения сделать собственные выводы.
На восьми заседаниях физико-математического факультета в сентябре 1850 года Бутлеров держал экзамен для получения степени магистра химии. Сдавая экзамен по неорганической, органической и аналитической химии, минералогии, геогнозии и физике, он показал во всех этих науках не только теоретические и практические познания, но и знакомство с историей и литературой этих наук.
Экзамен прошел успешно, и к началу 1851 года Бутлеров представил диссертацию «Об окислении органических соединений». В отзыве об этой работе Бутлерова Клаус высказался следующим образом:
«Тема, выбранная с одобрения факультета нашим молодым ученым, представляет общий литературно-химический довольно трудный предмет, до сих пор еще никем не обработанный. Он собрал все частности, разбросанные в различных сочинениях, и подвел их под общий логический взгляд. Работа такого рода гораздо труднее всякого частного исследования и представляет диссертацию в настоящем ее смысле. Здесь нужно не специальное только познание некоторых частей химии, но близкое знакомство с нашей наукой во всем ее объеме и умение владеть фактами, Г-н Бутлеров показал в своем сочинении не только обширные литературно-химические познания, но сумел самостоятельно воспользоваться отдельными фактами, расположив их в логическом порядке и показав при этом критический взгляд».
Профессор А. М. Зайцев в своих «Материалах к биографии А. М. Бутлерова» говорит:
«Просматривая эту диссертацию, действительно нельзя не признать богатство вложенного в ней литературно-фактического материала, на собирание которого автор немало затратил труда и времени, талант автора, с которым он сумел сгруппировать крайне разнообразный и многочисленный материал, и, наконец, широту некоторых воззрений, которые местами изложены в диссертации».
По сути дела, в этой диссертации Бутлеров намечал программу своей дальнейшей научной работы с удивительным даром предвидения путей развития всей органической химии.
Молодой ученый писал:
«Оглянувшись назад, нельзя не удивляться, какой огромный шаг сделала органическая химия в короткое время своего существования. Несравненно больше, однакож, предстоит ей впереди, и будет, наконец, время, когда не только качественно, но и количественно исследуются продукты органических превращений, когда мало-помалу откроются и определятся истинные, точные законы их и тела займут свои естественные места в химической системе. Тогда химик, по некоторым известным свойствам данного тела, зная общие условия известных превращений, предскажет наперед без ошибки явление тех или других продуктов и заранее определит не только состав, но и свойства их. Время это может и даже должно настать для нашей науки, а между тем сколько предстоит трудов, какое поле для пытливого ума».
Исследовать эти общие условия превращений, установить законы их и ставил в основу своей «программы жизни и работы» молодой ученый на пороге своей научной деятельности.
Магистерская диссертация Бутлерова свидетельствует о том, что увлечение внешней стороной химических превращений у него очень рано совмещалось со стремлением к обобщению накопленных фактов.
По существовавшим в то время порядкам диссертация на ученую степень допускалась к защите с разрешения совета университета, причем совет назначал от себя на диспут по одному профессору от каждого факультета и затем, после защиты диссертации, диспутант утверждался в степени министром народного просвещения. Защита диссертации Бутлерова состоялась 11 февраля 1851 года в присутствии профессоров С. Ф. Готвальда, Е. Г. Осокина и А. Н. Бекетова. Официальными оппонентами выступили профессора К. К. Клаус и М. Я. Киттары. Утверждение Бутлерова в ученой степени магистра состоялось 2 марта того же года.
Уже в феврале 1851 года, после защиты диссертации, физико-математический факультет возбудил ходатайство об избрании молодого магистра в адъюнкты по кафедре химии. Мотивировалось это ходатайство не только необходимостью для профессора Клауса иметь помощника по преподаванию химии, но и выдающимися достоинствами рекомендуемого кандидата как с научной, так и с педагогической стороны.
Избрание Бутлерова в адъюнкты состоялось в совете университета 14 марта 1851 года 21 голосом против 3, а 14 июля того же года Бутлеров был утвержден в этой должности.
Вспоминая об этом времени, Бутлеров говорит скромно:
«В 1849 году я окончил курс, а в 1851 приобрел степень магистра и был назначен адъюнкт-профессором, но по своему научному развитию оставался все-таки не более как хорошим учеником, владеющим недурно фактами, но совершенно еще лишенным научной самостоятельности и критического отношения к предмету. А между тем уже в начале 1852 года и Клаус оставил Казань для Дерпта, и на меня легло полностью преподавание в Казани».
