Осенью 1893 года Н.Д. Зелинский приступил к работе в Московском университете. Он возглавил кафедру органической химии и одновременно стал заведовать аналитической и органической лабораториями.

По традиции новый профессор должен был прочесть вступительную лекцию. Темой своей лекции Зелинский избрал химические работы Луи Пастера. Зелинский говорил: «Идеи и работы Пастера представляют глубокий научный интерес как по самой сущности своей, так и по последовательности их развития».

Лекция стала событием в жизни Московского университета. Все были единодушны во мнении: Московский университет приобрел в лице Н.Д. Зелинского широко образованного ученого, стоящего на переднем крае современной науки.

Для Зелинского было характерно творческое отношение не только к своей научной работе, но и, казалось бы, к так хорошо изученному студенческому практикуму. В 1894 году появилось первое издание пособия Л. Гаттермана для студентов «Практические работы по органической химии». Оно отличалось продуманным подбором необходимых для практики синтезов и опиралось на самые последние достижения органической химии. Рекомендуя студентам пользоваться в своей практической деятельности этим удачным пособием, Зелинский каждый раз указывал, что не существует идеальных учебников и пособий, необходимо критически осмысливать изложенный в них материал и находить оригинальное решение задачи. Лабораторная практика давала много примеров. При описании опыта по получению натрийнитрометана по методу П. Нефа указывалось, что при высушивании продукта иногда происходит взрыв. Студент осуществил синтез и продемонстрировал это профессору. При переносе продукта в склянку с влагой раздался сильный взрыв.

Зелинского заинтересовал этот опыт. Вместе со студентом Шиловым он выполнил научную работу, чтобы выяснить, в чем же причина взрыва. Ученый повторил опыт несколько раз и пришел к выводу, что взрыв происходит при соприкосновении продукта с водой.

Среди других синтезов, рекомендуемых руководством Гаттермана, был и многостадийный способ получения альдегидов. Зелинский решил упростить синтез и предложил получать альдегиды из магнийорганических соединений и муравьиной кислоты. Эта простейшая карбоновая кислота заинтересовала ученого, потому что ее молекула уже содержит альдегидную группу. Для опытов были взяты магнийиодорганические соединения с общей формулой R-Mg-I, где R – это CH3, C2H5, C3H7, C4H9 и C6H5:

O OMgI

// /

H-C + 2CH3MgI ® CH4 + CH3-CH

\ \

OH OMgI

Полученный продукт далее гидролизуется с образованием нестойкого промежуточного двухатомного спирта, который переходит в уксусный альдегид.

Результаты этих опытов в феврале 1904 года были доложены на заседании отделения химии Русского физико-химического общества, а студенческий практикум обогатился новым общим простым и надежным способом получения альдегидов.

Очень скоро Н.Д. Зелинский приобрел широкую популярность среди университетской молодежи. С его приходом на кафедру сразу почувствовались перемены в практической подготовке химиков. Зелинский добивался, чтобы студент успешно овладевал практикой органического синтеза, только после этого он допускался к исследованию.

Наряду с большой научно-педагогической деятельностью в университете Зелинский много времени уделял общественной работе вне университета. Он организовывает кафедру органической химии на открывшихся в 1900 году Московских высших женских курсах и становится ее руководителем. В начале 900-х годов по предложению Министерства финансов Зелинский оборудует в Москве Центральную лабораторию, из которой впоследствии вырос Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ. В 1908 году он принимает деятельное участие в организации народного университета им. А.Л. Шанявского. Вступив в Русское физико-химическое общество еще в 1887 году, Зелинский за 50 лет сделал на его собраниях около 150 докладов. В 1924 году за эту педагогическую деятельность ему присудили большую премию им. А.М. Бутлерова.

Н.Д. Зелинский принимал активное участие в Московском обществе любителей естествознания, антропологии и этнографии, существовавшем при Московском университете до 1930 года. Отделение химии этого общества в течение ряда лет, в особенности с 1890 по 1914 год, являлось наиболее крупным общественным объединением московских химиков. На его заседании неоднократно выступал Зелинский.