У Зелинского была маленькая лаборатория, в которой он продолжил исследования, вытекавшие из методов синтеза, примененных им ранее в работах по получению замещенных двухосновных кислот жирного ряда и по замыканию гетероциклов. Здесь, в московской лаборатории, где его выдающийся предшественник по кафедре В.В. Марковников уже прославил себя работами по изучению природной нефти и выделенных им из кавказской нефти циклических углеводородов-нафтенов, опыт предыдущих работ Зелинского в области синтетических методов получения циклических соединений оказался плодотворным для оригинального и самостоятельного направления в исследовании различных нефтей. Зелинский подошел к разрешению той же задачи, которая интересовала и В.В. Марковникова, - исследование нефти, но совершенно новым путем. Ранее он искал возможности замкнуть цикл, содержащий серу, и получить тиофен. Теперь он решил попытаться подойти к замыканию алициклического кольца и синтетически получить углеводороды, содержащиеся в нефти. Эту задачу Зелинскому удалось разрешить блестяще.

Интерес к синтезу углеводородов возник у Зелинского еще в 80-х годах XIX века в процессе его работ по стереоизомерии двухосновных кислот. При перегонке диметиладипиновой кислоты, кипящей без разложения при 3200 С, ученый заметил, что, кроме кристаллической кислоты, перегоняется в небольшом количестве какое-то маслянистое вещество. Зелинский предполагал, что это был 1,3-диметилциклопентанол-2

H2C CH-CH3

C=O

H2C CH-CH3

Молекула этого вещества имеет замкнутое строение с 5 углеродными атомами в кольце. Зелинский понимал, что через такие соединения открывается прямой путь к циклическим углеводородам с использованием, например, цепочки: двухосновные кислоты ® циклические кетоны ® циклические спирты ® галогензамещенные ® цикланы. Именно по этой схеме в 1895 году Зелинский получил первый циклопарафин – 1,3-диметилциклогексан. Вначале была подвергнута сухой перегонке кальциевая соль диметилпимелиновой кислоты:

CH2 CH3 CH2

/ \ / / \

H2C CH-C=O H2C CH-CH3

| \ нагревание | | + CaCO3

H2C C-O O H2C C=O

\ / \\ | \ /

H3C-CH O Ca H3C-CH

Затем 1,3-диметилциклогексанон-2 был превращен через спирт и галогенпроизводные в циклический углеводород.

Синтезированный углеводород, имеющий общий состав C8H16, был сопоставлен с выделенным ранее Марковниковым из нефти октанафеном того же состава. Свойства этих веществ практически совпадают. Значит, 1,3-диметилциклогексан и октанафен – одно и то же соединение. Таким образом, Зелинский получил такой же углеводород, какой входит в состав природной нефти.

Последующие исследования были направлены на определение химических свойств углеводородов, разработку синтетических методов их получения. Особое внимание Зелинского привлекали циклические нафтеновые углеводороды. После синтеза 1,3-диметилциклогексана в 1895 году ученый получил 1,3-диэтилциклогептан, 1,2,4-триметилциклогексан и 1,3-диэтилциклогексан. Зелинский повторил синтез циклогексана по Байеру, чтобы изучить свойства этого вещества.

Одни синтезы следуют за другими. Получив многие десятки веществ циклического строения, Зелинский решает проверить одно из основных положений теории строения Бутлерова – положение о взаимном влиянии атомов в молекуле. Это исследование можно было провести, используя химические реакции, ученый со студентом определяет константы диссоциации циклопарафиновых кислот путем измерения электрической проводимости их растворов. Эксперименты в этом направлении Зелинский начал еще в Одессе. В Московском университете ученый исследует действие электрического тока на соли щелочных металлов нитросоединений предельного ряда. Под влиянием работ ученика Марковникова –Каблукова, открывшего аномальное поведение электролитов в неводных растворителях, Зелинский изучает электролитическое состояние солей и некоторых кислот в метиловом алкоголе. Однако наибольший интерес представляет его работа с растворами карбоновых кислот циклического строения, экспериментальным доказательством того, что константа диссоциации пропорциональна произведению концентрации недиссоциированных молекул.