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二甲酰胺用于芳烃抽提以及用于从碳四馏分中分离回收丁二烯和从碳五馏分中分离回收异戊二烯，还可用作从石蜡中分离非烃成分的有效试剂。它对间苯二甲酸和对苯二甲酸的溶解性有良好的选择性：间苯二甲酸在二甲酰胺中的溶解度大于对苯二甲酸，在二甲酸甲酰胺中进行溶剂萃取或部分结晶，可将两者分离。
DMF的毒性作用机制尚未完全明了，现在认为与其体内代谢过程有关。DMF其烃基化，生成N--酰胺（HMMF），HMMF部分脱羟分解成甲酰胺(NMF）和甲醛，NMF还可羟基化，然后再分解成甲酰胺 (F），还有少部分DMF以原形从尿中排出。实验表明，NMF毒性强于DNF及HMMF。NMF或HMMF生成N-氨基甲酰半胱氨酸（AMCC）过程中的活性中间产物（可能是异酸甲酯），具有亲电性，可以与蛋白质、DNA、RNA等大分子的亲核中心共价结合，造成机体损伤。
DMF (二甲酰胺)为优的极性溶剂，工业上许多极性聚合物 (polar polymers)，如聚氯乙 烯(PVC) 等具有很强分子内聚物质程，其他如底片造、表面处等程也 常使用。DMF 的高选择性及纯，故常被用于分多种碳氢化合物，如 (acetylene) 及丁二烯 (butadiene) 等碳氢化物的回收及萃取。工业上以聚醯胺 (polyamide) 及聚脲树脂(poly urethane; PU) 溶于 DMF 作成原，成压克纤维 (acrylic fibers)、合成皮 (synthetic leather) 等产品。
