在荷兰，当时人们普遗存在着轻视化学的偏见。父亲反对儿子当化学家，17岁那年，范霍夫中学毕业，还是听从了父亲的意见。在上大学前， 1869年他先到德尔夫特高等工艺学校学习工业技术。在那里，他以优异的成绩博得了在该校任教的化学家A.C.奥德曼斯和物理学家范德?桑德?巴克胡依仁的器重，两年就学完了规定三年学习的内容。这段学习，更增强了范霍夫毕生从事化学的信心和决心。 在家里时，父亲对拜伦诗篇的酷爱曾感染了他们全家。往后，孔德的实证哲学思想又使范霍夫俯首倾倒。这些都使他学会了从哲学的角度来看待生活中的一切。也使他一生在化学研究方面，经常站到哲学高度来窥视大自然的奥秘。
1872年，范霍夫在莱顿大学毕业后，为了在化学上得到深造，他先后到柏林拜德国著名有机化学家凯库勒为师。次年凯库勒又推荐他去巴黎医学院的武兹实验室。在著名化学家武兹的指导下，范霍夫与他法国的同窗好友勒?贝尔得到了深造。此后他们双双成为新的立体化学学科的创立者。 19世纪中叶，关于有机化合物的经典结构理论，已经由凯库勒和俄国化学家布特列洛夫等人基本上建立起来了。但同时，人们越来越多地发现了某些有机化合物具有旋光现象。法国人巴斯德首先发现酒石酸、葡萄酸部具有左旋和右旋两种不同结构。后来，德国化学家威利森努斯也发现了乳酸的旋光异构现象。范霍夫在巴黎由武兹指导，同勒?贝尔分别对某些有机化合物为什么会有旋光异构现象的问题，进行了广泛的实验和探索。1874年，范霍夫和勒?贝尔分别提出了关于碳的正四面体构型学说。
一天，范霍夫坐在乌德勒支大学的图书馆里，认真地阅读着威利森努斯研究乳酸的一篇论文，他随手在纸上画出了乳酸的化学式，当他把视线集中到分子中心的一个碳原子上时，他立即联想到，如果将这个碳原子上的不同取代基都换成氢原子的话，那么这个乳酸分子就变成了一个甲烷分子。由此他想像，甲烷分子中的氢原子和碳原子若排列在同一个平面上，情况会怎样呢？这个偶然产生的想法，使范霍夫激动地奔出了图书馆。他在大街上边走边想，让甲烷分子中的4个氢原子部与碳原子排列在一个平面上是否可能呢？这时，具有广博的数学、物理学等知识的范霍夫突然想起，在自然界中一切都趋向于最小能量的状态。这种情况，只有当氢原子均匀地分布在一个碳原子周围的空间时才能达到。那么在空间里甲烷分子是个什么样子呢？范霍夫猛然领悟，正四面体！当然应该是正四面体！这才是甲烷分子最恰当的空间排列方式，他由此进一步想象出，假如用4个不同的取代基换去碳原子周围的氢原子，显然，它们可能在空间有两种不同的排列方式。想到这里、范霍夫重新跑回图书馆坐下来，在乳酸的化学式旁画出了两个正四面体，并且一个是另一个的镜像。他把自己的想法归纳了一下，惊奇地发现，物质的旋光特性的差异，是和它们的分子空间结构密切相关的。这就是物质产生旋光异构的秘密所在。 范霍夫认为，在已经建立起来的经典有机结构理论中，由于人们还不了解原子所处的实际位置，所以原有的化学结构式不能反映出某些有机化合物的异构现象。他根据自己的研究，于1875年发表了《空间化学》一文。首次提出了一个“不对称碳原子”的新概念。不对称碳原子的存在，使酒石酸分子产生两个变体??右旋酒石酸和左旋酒石酸；二者混合后，可得到光学上不活泼的外消旋酒石酸。范霍夫用他所提出的“正四而体模型”解释了这些旋光现象。
范霍夫关于分子的空间立体结构的假说，不仅能够解释旋光异沟现象，而且还能解释诸如顺丁烯二酸和反丁烯二酸、顺甲基丁烯二酸和反甲基丁烯二酸等另一类非旋光异构现象。分子的空间结构假说的诞生，立刻在整个化学界引起了巨大的反响，一些有识之上看到了新假说的深刻含义，纷纷称赞范霍夫这一创举。例如，荷兰乌德勒支大学的物理学教授毕易?巴洛称“这是一个出色的假说！我认为，它将在有机化学方面引起变革。”著名有机化学家咸利森努斯教授写信给范霍夫说：“您在理论方面的研究成果使我感到非常高兴。我在您的文章中，不仅看到了说明迄今未弄清楚的事实的极其机智的尝试，而且我也相信，这种尝试在我们这门科学中……将具有划时代的意义。”他们都积极支持和鼓励范霍夫把自己的论文译成法文、德文等多种文字予以广泛传播。 然而在当时，许多人还不了解新学说的真正含义，他们甚至激烈反对范霍夫的观点。德国莱比锡的赫尔曼?柯尔贝教授写文章尖锐地讽刺说：“有一位乌德勒支兽医学院的范霍夫博士，对精确的化学研究不感兴趣。在他的《立体化学》中宣告说，他认为最方便的是乘上他从兽医学院租来的飞马，当他勇敢地飞向化学的帕纳萨斯山的顶峰时，他发现，原子是如何自行地在宇宙空间中组合起来的。”而菲谛格等人却断言范霍夫的假说与物理定律不相容。但是，这些反对意见不仅没有损害范霍夫的新理论，反而为这一理论的推广和传播起了宣传作用、因为那些凡是读过柯尔贝等人的尖锐评论文章的人，都会对?范霍夫的理论发生兴趣，都要去了解一下他论文的内容。于是，反倒使新理论在科学界迅速传播开来。正如拜伦说过的话一样“一朝醒来，名声大噪。”柯尔贝等人的批评竟使范霍夫成了显赫一时的人物。不久，范霍夫就被阿姆斯特丹大学聘为讲师，1878年又成为化学教授。
因此，范霍夫首创的“不对称碳原子”概念，以及碳的正四面体构型假说（有时*称为范霍夫一勒?贝尔模型）的建立，尽管学术界对其褒贬不一，但往后的实践却证明，这个假说成了立体化学诞生的标志。 1878到1896年间，范霍夫在阿姆斯特丹大学先后担任过化学教授，矿物学、地质学教授，并曾任化学系主任。这期间，他又集中精力研究了物理化学问题。他对化学热力学与化学亲合力、化学动力学和稀溶液的渗透压及有关规律等问题进行了探索。
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