В 1893 был назначен профессором Московского университета по кафедре органической и аналитической химии. Заведовал аналитическим отделением химической лаборатории университета и «половиной» органического (другая «половина» находилась в ведении Марковникова). Здесь его научно-педагогическая деятельность продолжалась до 1911, когда он вместе с другими профессорами университета покинул его в знак протеста против посягательств царского правительства на автономию университета. Утратив в результате прекрасную лабораторию и по существу саму возможность заниматься научной работой в Москве, Зелинский переехал в Петербург, где занял место директора Центральной химической лаборатории министерства финансов и преподавал в Политехническом институте. В 1917 вернулся в Московский университет, работал как в старой, так и во вновь созданной лабораториях. С 1935 одновременно работал в Институте органической химии Академии наук.
Исследования Зелинского охватывают несколько областей органической химии. Вначале ученый занимался одной из областей стереохимии – изомерией соединений тиофенового ряда – и получил ряд гомологов тиофена (1887). Развивая взгляды Бутлерова на динамическую природу молекул, Зелинский синтезировал ряд стереоизомеров кислот жирного ряда. Одно из таких соединений, дихлордиэтилсульфид, известно теперь под названием иприта – сильнейшего отравляющего вещества. В дальнейшем перешел к исследованию и синтезу циклических углеводородов. В 1901–1907 синтезировал многочисленные углеводороды, содержащие от трех до девяти атомов углерода в кольце, что послужило основой моделирования состава нефти и нефтяных фракций. Эти исследования привели его к фундаментальному открытию в 1910 явления дегидрогенизационного катализа, состоящего в избирательном действии платины и палладия на циклические и ароматические углеводороды и в идеальной обратимости реакций гидро- и дегидрогенизации только в зависимости от температуры. Зелинский рассматривал катализ как результат контакта между взаимодействующими молекулами и катализатором, при котором происходит деформация молекул. Под деформацией он понимал изменение длин связей между атомами в молекуле и как следствие – изменение прочности этих связей, причину же деформации усматривал в изменении характера электронных оболочек атомов под влиянием активных центров на поверхности катализатора.
Используя в качестве катализатора активированный уголь, Зелинский совместно с инженером А.Кумантом разработал в 1916 конструкцию знаменитого противогаза Зелинского – Куманта, принятого на вооружение в русской армии.
Гидрогенизационный катализ был использован Зелинским для решения важнейшего вопроса – удаления серы из бензинов и керосинов. Эти вопросы имели огромное значение для переработки высокосернистой нефти. Дегидрогенизационный катализ позволил изменять содержание ароматики в бензинах (ароматизация нефти), что существенно повышало качество бензинов прямой гонки и давало возможность выделять индивидуальные ароматические углеводороды. Полученный таким способом бутадиен стал исходным сырьем для производства синтетического каучука. Классические работы Зелинского и его учеников в области катализа стали краеугольным камнем в прояснении структурной стороны катализа. Благодаря им оказалось возможным осуществлять взаимные превращения углеводородов различных рядов и различных скелетов друг в друга.
Замечательные открытия сделаны Зелинским и в области изучения сложнейших по составу и химической структуре белковых молекул. Ученый открыл (1907) реакцию получения a-аминокислот из альдегидов и кетонов, синтезировал ряд аминокислот и окси-аминокислот.
Зелинский является создателем научной школы химиков-органиков. Среди его учеников – А.Н.Несмеянов, Б.А.Казанский, А.Ф.Платэ, Н.А.Шилов и другие. Он был одним из организаторов Всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева, состоял президентом Московского общества испытателей природы. Научная деятельность Зелинского отмечена тремя Государственными премиями (1942, 1946, 1948), в 1934 он был удостоен Ленинской премии. В 1953 имя Зелинского было присвоено Институту органической химии АН СССР.
Умер Зелинский в Москве 31 июля 1953.
НИКОЛАЙ ДМИТРИЕВИЧ ЗЕЛИНСКИЙНаметкин С.С. Академик Николай Дмитриевич Зелинский. К 80-летию со дня рождения. М., 1941
Зелинский Н.Д. Собрание трудов. В 4-х томах. М., 1954–1960
