Взгляд Бутлерова с портрета как бы устремлен на учеников и преемников своих научных идей - В.В.Марковникова, Е.Е.Вагнера, Ф.М.Флавицкого, А.М.Зайцева, А.Е.Арбузова, Б.А.Арбузова, которые внесли большой вклад в развитие теории химического строения, а в дальнейшем создали свои направления в химии и оригинальные научные школы в различных университетах России.

После того как Бутлеров уехал в Санкт-Петербург, кафедру органической химии занял его талантливый ученик Владимир Васильевич Марковников, окончивший университет в 1860 году и по представлению Бутлерова оставленный при нём. Острый ум и выдающиеся экспериментальные способности позволили Марковникову в короткий срок стать не только лучшим учеником Бутлерова, но и его соратником.

Магистерская и докторская диссертации Марковникова посвящены развитию и углублению бутлеровской теории химического строения органических соединений, положившей начало современной органической химии. Марковников развил свою идею о взаимном влиянии атомов в молекуле. В музее хранятся диссертации Марковникова с дарственными надписями Бутлерову и некоторые полученные им вещества. Через одиннадцать лет преподавательской работы В.В.Марковников покинул Казань и впоследствии стал основателем московской школы химиков-органиков.

Ещё один знаменитый питомец Бутлеровской школы - Александр Михайлович Зайцев, всю свою жизнь служил в Казанском университете. Сорок лет он возглавлял кафедру органической химии и воспитал плеяду талантливых химиков. Его учениками были Е.Е.Вагнер, А.Н.Реформатский, С.Н.Реформатский, А.А.Альбицкий, А.Е.Арбузов, Д.М.Марко. По словам А.Е.Арбузова, "число учеников А.М.Зайцева огромно; в этом отношении Александр Михайлович занимает в истории русской химии едва ли не первое место".

Работы Зайцева имеют огромное значение для укрепления теории химического строения, развития и усовершенствования бутлеровских синтезов. Они привели к разработке методов получения спиртов различных классов, вошедших в историю химии под названием "зайцевских спиртов" и "зайцевских синтезов".

Большое теоретическое значение имеют работы В.В.Марковникова и А.М.Зайцева о порядке присоединения элементов галоидоводородных кислот к непредельным углеводородам и изучение обратной реакции отщепления галоидоводородных кислот. Эмпирические правила, которые были установлены в результате этих работ носят в науке название "правила Марковникова-Зайцева".