Не уточнил, что [i]/catalog[/i] в данном примере не конкретный путь, а один из многих т.е. может быть и [i]/catalog1[/i] и [i]/catalog1/catalog2/.../catalogN[/i] и /xxx или вообще что угодно, а может и вовсе не быть.

В общем в таком виде:

location ~ (.*)/index.php {
if ($args = '') {
rewrite ^(.*/)index.php$ $1 permanent;
}
}

кажися работает.
Благодарю за подсказку.